充电器临界型APFC的设计.doc

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1、充电器临界型APFC的设计一.设计目标功率因数校正板主要功能如下：1.交流输入浪涌限制2.EMI滤波、整流3.单相有源功率因数校正4.输入过压检测和保护5.为双管正激充电器提供电源主要接口指标:1.输入电压170-274Vac2.输入电流3.85A(额定输入电压)3.功率因数校正输出电压400±5V4.功率因数校正输出100Hz纹波电压<46Vpp(额定输出,170V输入时)5.功率因数校正输出过压保护点:430±5V6.交流输入保护交流输入过压保护点：290Vac关充电器7.功率因数>0.988.输入功率847W,输出功率822W,效率η=97%二

2、.设计思想功率因数校正采用边界连续调频峰值电流型控制芯片（MC33368、MC33262或L6561），电路简洁,保留了象UC3854控制芯片里的乘法器，强迫输入电流跟踪输入电压，输入电流和输入电压保持零相角，功率因数达到0.98以上。开关管的导通时间由输入电压和输出负载大小编程决定。由于误差放大器的带宽很窄，一般小于20Hz，所以在半正弦波内甚至几个电网周期内开关管的导通时间恒定，关断时间决定于升压电感的能量和负载情况。此类芯片由内部的零电流检测器检测电感中的电流，等于零时由内部的看门狗启动下一周期。整个工作过程，开关频率是变化的。其内部还有输出过

3、压保护、逐脉冲过流保护等电路。该板的输入电路包括输入EMI、整流和输入浪涌电流限制电路（串热敏电阻），使整流器具有较小的开机浪涌电流和较好的电磁兼容性。整流后直接进入前级功率因数校正电路。功率因数校正电路采用DCM/CCM边界调频工作方式，使输入端的功率因数接近1，谐波电流小于10%,以满足相应的国际标准。主二极管零电流关断，主开关管零电流开通，功率器件工作应力较小，提高了系统的效率和可靠性，同时使系统具有良好的电磁兼容性。功率因数校正电路的另一个功能是对输入电压进行预调整，输出稳定的400V直流电压，这样有利于后级DC-DC的优化设计，使系统具有良

4、好的源效应和负载效应。三.PFC电路的设计采用各种芯片的电路可分别见原理图1~3，控制参数设计说明如下：(1)采用MC33368芯片1)输入峰值电流的计算IL(PK)==14.1A2)最小开关频率和电感的确定选最小的开关频率为30k。取Lp=230uH3)最大开关频率的计算导通时间ton为：取R210=10k,C207=470p,则有所以最大频率为：1/（5.19×10-6+0.67×10-6）=170.6k4)输出电压和过压参数计算取R109=R110=510k,输出电压为400V，由400x/(510+510+x)=5,可求得反馈

5、分压电阻阻值：x=12.9k,故取R111=20k和R211=36k并联。当输出电压分压达到1.08Vref,芯片启动过压保护功能，由此可算得过压保护值为：433.7V。5)主功率场效应管和二极管的选择根据功率管的峰值电流和承受的电压（等于输出最大值），加上降额设计考虑，场效应管选用IXYS的IXFH21N50(21A/500V),二极管选用DSEI30-06(30A/600V)。6）电流取样电阻的选择取Vcs=0.7V,则取样电阻的阻值Rs为：Vcs/IL(PK)=0.7/14.1=0.049,选取两个0.1Ω/2W的电阻并联（R113和R117）

6、,最大保护峰值电流为：1.5/Rs=1.5/0.05=30A。7）重新缓启动复位RD端(pin2)参数的选择参照手册典型电路，取R208=1.0M,C209=330uF。8）选取整流电压波形采样——乘法器一输入端（pin5）的电阻阻值计算取R120=510k,R112=510k,取最大值VMULT=2.5V,由公式VMULT=,可得R103=6.62k,选取R103=6.8k。9）电流到零检测端ZCD串联电阻的选择为使输入到ZCD端的电流小于5mA，我们选R114=22k。10）补偿端(pin4)电容的选择取带宽Bw=20Hz,则有C201=gm/2

7、πBw=（50×10-6）/（2×π×20）=0.4u,可取C201=0.68u。11）输出电压纹波的计算选输出电容C111为470uF/450V,则有：ΔVo(p-p)=Io/(2πfacC111)=(822/400)/(2×π×50×470×10-6)=13.92V<400×16%=64V图1采用MC33368芯片控制的原理图(2)采用MC33262芯片1)输入峰值电流的计算IL(PK)==14.1A2)最小开关频率和电感的确定选最小的开关频率为30k。取Lp=230uH3)最大开关频率的计算导通时间ton为：由可知，在交流输入过零点处，tof

8、f趋于0。所以最大频率为：1/toff=1/（5.19×10-6）=192.7k4)输出电压和过压参