内容发布更新时间 : 2024/5/18 12:57:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于UC3854的BOOST电路PFC变换器的设计

1. 设计指标

输入电压：200VAC～250VAC 输入频率：50Hz 输出直流电压：400V 输出功率：500W 功率因数：>98% 输入电流THD：<5%

2. 开关频率

综合考虑效率和变换器体积，选取开关频率为100KHz。

原理图

3. 电感

电感值大小决定了输入端高频纹波电流总量，可以根据计算出的电流纹波总量ΔI来选择电感值。

电感值的确定从输入正弦电流的峰值开始，而最大的峰值电流出现在最小电网电压的峰值处：

Iline(pk)?2?P

Vin(min)由上式可知，此时的最大峰值电流为3.54A。

通常选择电感中的峰-峰值纹波电流为最大峰值电流的20%左右，故有ΔI=707mA。

电感值根据最低输入电压时半个正弦波顶部的峰点的电流来选择，此时

Vin?2?200?282.8V,fS?100KHz

根据此处电压和开关频率的占空比来选择：

Vo?VinD?Vo由上式可得L=1.17mH，取L=1.2mH。

Vin?D L?

fs??I4. 输出电容

涉及输出电容的选择因数有开关频率纹波电流、2次纹波电流、直流输出电压、输出纹波电压和维持时间等。在本例中，电容的选择主要考虑维持时间。维持时间是在电源关闭以后，输出电压任然能保持在规定范围内的时间长度，去典型值为15~50ms。可根据以下公式确定（能量守恒）：

Co?5. 电感电流检测

2?P??t 22Vo?V0(min)式中，取Δt=64ms，Vo（min）=300V。，可得Co=914uF，可以选取915uF的电解电容。 采用在变换器到地之间使用一检测电阻。一般选择压降为1V左右的检测电阻，此处选择0.25Ω的电阻作为RS,在最坏的情况下（峰值电流达到原值1.25倍），4.4A的峰值电流将会产生最大1.1V的压降。

6. 峰值电流限制

UC3854的峰值限制功能，在电感电流的瞬时值电流超过最大值，即2管脚低于低电平时被激活，将开关断开。电流限制值有基准电压初一电流检测电阻的分压来设置：

VRSRPK1 RPK2?VREF式中，RPK1和RPK2是分压电阻；VREF值为7.5V；VRS是检测电阻RS上的电压值。通过RPK2的电流大约为1mA，由上可知峰值电流限制在4.4A，RPK1取10kΩ，RPK2取1.5kΩ。

7. 前馈电压信号

VFF是输入到平方器电路的电压，UC3854平方器电路通常在1.4V~4.5V的范围内工作。

UC3854内有一个钳位电路，即使输入超过该值，都将前馈电压的有效值限制在4.5

前馈输入电压分压器有3个电阻RFF1、RFF2、RFF3，及两个电容CFF1、CFF2。因此它能进行两级滤波并提供分压输出。分压器和电容形成一个二阶低通滤波器，所以其直流输出是和正弦半波的平均值成正比。

前馈电压VFF分压器有两个直流条件需要满足。在高输入电网电压下，前馈电压应不高于4.5V，当达到或超过此值时，前馈电压被钳制而失去前馈功能。在低输入电网电压时，应设置分压器使前馈电压等于1.414V，如果不到1.414V 内部限流器将使乘法器输出保持恒定。

选取分压电阻RFF1为900kΩ，RFF2为92.14kΩ，RFF3为7.86kΩ。当输入电压为AC250V的时候，直流电压平均值为225V，此时VFF为1.77V；当输入电压为AC200V的时候，直流电压平均值为160V，此时VFF为1.41V。

8. 乘法器的设置

乘法器、除法器是功率因素校正器的核心。乘法器的输出调节电流环用以控制输入电流功率因素提高。因此此乘法器的输出是个表达输入电流的信号。

与多数从输出开始到输入的设计任务不同，乘法器电路的设计必须从输入端开始。乘法器有三个输入端：调节电流端IAC（脚6）、来自输入的前馈电压端VFF（脚8）、电压误差放大输出端VVEA（脚7），乘法器的输出是电流信号Imo（脚5）：

Imo?式中，Km=1是常数。

KmIAC(VVEA?1) 2VFF9. 乘法器输入电流

乘法器的输入电流来自经RVAC的输入电压，乘法器在较高电流下有较好的线性度，但推荐的最大电流是0.6mA。在高网电压时，电网电压峰值是354V，脚6上的电压是6V，用580kΩ的电阻值得到的最大的值是0.6mA，因引脚6上的电压是6V，为使电路正常工作在输入波形VIN=0处，需要一个偏置电流。在基准电压VREF和脚6之间接一个电阻Rb1，IAC就能提供最小偏置电流。Rb1?RVAC4，Rb1其值取为150kΩ。

10. 乘法器输出电流

Imo?KmIAC(VVEA?1) 2VFF乘法器的最大输出电流Imo出现在低电网线路输入正弦波的峰值处。

IAC?2

2VINmin2?200??0.49mA

RVAC620K此时，VVEA为5V，VFF为2。

由上可得，Imo的最大值为1.38mA。

电流ISET是乘法器输出电流的另一个限制点。不能大于3.75/RSET,可得最大值RSET =2.715 kΩ，因此可选2.7 kΩ。

为了形成电流环的反馈回路，乘法器的输出电流Imo必须与一个正比与电感电流的电流相加，形成负反馈。接在乘法器输出和电流检测电阻的电阻Rmo执行这一功能，它使乘法器的输出端成为电感电流和基准电流的求和结点。

ImoRmo?iLRS

由上式可得Rmo=3.84 kΩ，可选3.9 kΩ。

11. 振荡器频率

振荡器的频率由电容CT和电阻RSET来设定，RSET已知为10 kΩ。开关频率fs要设定为100KHZ，电容即由下式决定：

CT?所以CT为4.6nF. 1.25RSETfS

12. 电流误差放大器的补偿

（1）计算电感电流下降时在检测电阻两端所造成的压降，再除以开关频率：

?Vrs?Vo?RS?0.854V

L?fs