基于UC3854控制的CCM-Boost-PFC变换器设计

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1、功率电子学基于UC3854控制的CCMBoostPFC变换器设计一、设计要求1)输入电压：交流220V±20%，50Hz；2)输出电压：直流400V；3)额定功率：满载500W；4)指标要求：PF>0.99，THD<5%。二、BoostPFC工作原理介绍图2.1是BoostPFC电路总体结构图。它由输入整流器，升压变换器，输出电压检测，电压误差放大器，前馈分压网络，输入电流检测，乘法器和PWM发生器组成。分为主电路和控制电路两部分，其中控制电路采用平均电流型控制，由TI公司的UC3854实现。图2.1BoostPFC电路结构图2.1主电路部分单相交流电源通

2、过整流变成二倍工频馒头波Vin,经由电感L、开关管VT、二极管VD组成的Boost功率因素校正电路后，通过输出滤波电路输出直流电压Vdc。2.2控制电路部分控制电路部分存在3个反馈信号：1)校正电路的输入电压经前馈网络后得到的电压Vff；2)输出直流电压Vout经R1、R2分压后得到的反馈电压Vdc；3)输入电流在检测电阻Rs上的产生的电压Vrs。其工作原理如下：输出反馈电压Vdc和参考电压Vref比较后经误差电压放大器得到输出信号Vea,输入电压整流后经电阻分压网络得到Vff，以及电流控制命令信号Iac作为乘法功率电子学器的输入，经乘法器后得到含较少一个

3、二次谐波的正弦信号作为电流误差放大器的基准。电流误差放大器输出与锯齿波交截产生PWM信号，使电感电流的平均值按照的正弦波变化，同时保证输出电压稳定。三、电路参数设计BoostPFC变换器的设计包括主电路的设计和控制电路的设计。主电路主要包括工频整流桥，输入电感，开关管，续流二极管，输出滤波电容等；控制电路主要是PWM电流控制芯片UC3842集成电路。3.1主电路设计BoostPFC变换器主电路为传统的Boost升压电路。其中输入侧为176-264V，50Hz交流电，输出侧为400V直流电，输出满载功率500w,设计电路效率为0.97。下面针对主电路工频整流

4、桥，输入电感，续流二极管，开关管，输出电容分别进行设计。3.3.1工频整流桥工频整流桥二极管电压应力为最大输入电压时的电压峰值，即为vV22264373.4V(3.1)pk_maxin_max在输入电压最低时，流过整流桥二极管电流应力最大，其值为P500(3.2)outIrms_max2.93Av0.97176in_min考虑适当裕量，最终选取IR公司的26BM80A单相整流桥，其电流和电压应力为26A/800V。3.3.2输入电感根据最小输入电压时，20%的峰值电流脉动来设计电感值。此时电流脉动为iI0.20.222.9

5、30.83A(3.3)pk_max为了在整个输入范围内得到400V输出，确定最小的占空比为vv24002176(3.4)outin_minD=0.378minv400out最终可以计算得到最小的电感值为2vD21760.378(3.5)in_minminLmmin=1.134Hfi100k0.83s实际选取电感值L=1.2mH。3.3.3功率管功率电子学功率管的电压应力为400V。电流应力为0.012(3.6)Itin_maxDmint0I2.012Amos_maxRMS0.01其中Iin_max(t)，Dm

6、in(t)为最低电压输入时输入电流和占空比的瞬时表达式。实际选取MOSFET为IRFP450A，其电压电流应力为500V/14A，最大导通电阻Rds(on)max=0.40Ω。3.3.4二极管二极管的电压应力为400V。电流应力为0.012(3.7)ItDin_max1mint0I1.289Adiode_maxRMS0.01最终选取二极管为DSEP30-06A，其电压电流应力为600V/30A，反向恢复时间trr=30nS。3.3.5滤波电容电容在低频段容抗较大，输出电流中的二次谐波会在输出电压上产生一个100Hz的纹波电压，且其值比

7、电容ESR产生的电压脉动大得多。当设计输出电压纹波脉动在1%以内时，滤波电容的大小为2I(3.8)diode_maxRMSC726Fo22fVso1%实际取Co=940uF,用两个470uF/450V电解电容并联得到。3.2控制电路设计控制电路采用PWM平均电流模式功率因素控制器UC3854，输出电压反馈至11脚，同时4脚对电感电流采样，由16脚输出PWM控制波形。本节主要对峰值电流限制、前馈分压网络、乘法器电路、开关频率、电流环以及电压环六部分进行参数设计。3.2.1峰值电流限制当UC3854的2号管脚小于零时，控制信号输出低电平使开

8、关管截止，具体可以通过设计Rpk1和Rpk2的值来实现，如图3.1