uc3854 pfc电路设计中文简体版

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1、UC3854控制之功率因数修正器电路设计摘要这个应用手册说明功率因数修正的概念与它的升压型前端调节器的设计。本手册包含了功率因数修正的重要规格、升压型转换器的功率电路设计与控制此一转换器的UC3854积体电路说明。本文将提供完整的设计过程，同时说明了设计过程中所必须进行的斟酌与考量。本文所提到的设计流程适用于UC3854A/B以及UC3854。您可以参考Unitrod公司所出品的设计手册DN-39以了解某些本文未提到的主题。虽然本文没有讨论到这些部分，但是在进行设计时还是必须考量这些部分的。本篇应用手册是用以作为取代

2、应用手册U-125"使用UC3854的功率因数修正器"之用。前言主动式功因修正器的主要功能就是使电源供应器的输入功因修正为1.0，即使得电源供应器把功因修正器的输入端视为一个电阻。而主动式功因修正器主要是利用电流的响应随着电压的变化而跟着增大与减小的方式来完成这个功能。当电压与电流间的变动比为一个定值时，输入端将呈现电阻性且此时的功率因数将达到1.0。若这个变动比不再是一个定值，则输入的波形将会产生相位差或谐波失真，而这些变化将会降低功率因数。一般对功率因数的定义是实功率与视在功率间的比例，即：P是输入功率的实功率，

3、Vrms与Irms是负载的电压与电流均方根值，也就是文中所提到的功因修正器输入电压与电流均方根值。若负载是一个纯电阻，则实功率与电压电流均方根值的乘积将会是相同的，且此时的功率将会是1.0；若负载不是一个纯电阻，则功因将会低于1.0。相移量的大小主要是反应了主动式功因修正器的输入电抗大小，任何像是电感或电容的电抗皆会造成输入电流相对于输入电压的相位改变。电压电流间的相位差也是一种功率因数典型的定义，即功率因数等于电压与电流相角差的馀弦函数：电压与电流间的相角差也反映出虚功率的大小。如果负载的电抗只佔负载阻抗的一小部份

4、，则相位差将会很小。当输入端因前馈信号或控制迴路造成相移时，主动式功因修正器可对输入电流产生一个相位修正的效果。此外，交流侧的线电流滤波器也可能会造成相位移。谐波失真率反映出主动式功因修正器输入阻抗中的非线性成分。任何输入阻抗的变动（以输入电压的函数呈现）将会造成输入电流的谐波失真，而此谐波失真也是造成低功率因数的原因之一。谐波失真将会造成输入电流均方根值的增加，但不会增加输入的功率。也因此一个非线性的负载将会造成不好的功率因数，其原因是系统需要输入较高的电流但总输出功率却很低。如果非线性的成分较小的话，则谐波失真也

5、会相对的减小。主动式功因修正器的失真主要有几个生成的原因：前馈信号、回授控制的闭迴路、输出电容、系统电感及输入的桥式整流器。一个主动式功因修正器可以轻易的达到一个很高的功率因数，一般而言皆远高于0.9以上。但功率因数不会随着谐波失真或电流波型的改变而有明显的变化，所以比直接观察功率因数的大小更方便的方法，是利用下列几个数值来考量。例如：3%的谐波失真其功因为0.999；30%谐波失真的电流其功因仍有0.95；与电压相差25度的电流其功因为0.90。以目前的趋势来说，负责电力品质的全球性标准组织多以详细列出输入线电流上

6、每一个频段的最大容忍谐波量的方式来制订标准。IEC555-2订定了15次谐波之前的每一个谐波与15次之后的总谐波相对的电流谐波容许量。表一列出了在本文完成时，IEC555-2所列出的谐波需求。该标准包含了两个部份的规范：相对的电流谐波量以及总谐波量的绝对最大值，这两个限制都适用于所有的设备。这个表主要是拿来作线间谐波失真规范的例子，尚无法作为设计时的规格参考。这是因为IEC在目前尚也未提出IEC555的最后版本，因此此一标准仍可能会有大幅度的修改。主动式功因修正对于一个主动式功因修正器的功率级电路而言，升压型调节器是

7、一个极佳的选择，其主要的原因是此架构的输入电流是连续的，也因此它产生较低的传导性干扰与最好的输入电流波形。然而升压型调节器的缺点就是它的输出需要是一个高电压，也就是输出电压需要高于输入的预期峰值电压。应用在主动式功因修正用途上的升压型调节器其输入电流波形必须与输入电压波形成正比。因此必须使用回授控制来达到此一目的，可以採用的方法包括峰值电流模式控制法或者是平均电流模式控制法等。这两种控制技术都可利用UC3854来实现。峰值电流模式控制法在电流回授响应上的低增益与高频宽的特性使这种控制法不适用于高性能的主动式功因修正器

8、，因为此方法的电流命令与实际电流间的误差较大。此一现象也将会造成谐波失真与较差的功率因数。图1所示为升压型功率因数修正器的电路方块图，升压型功率因数修正器的功率电路部份是与直流/直流升压型转换器是相同的。在电感之前有一个桥式整流电路对交流输入电压进行整流，但交流转直流用的大型输入电容已被移到升压型转换器的输出侧。在某些电路中桥式整流电路后会接上