隔离型有源功率因数校正电路的设计

论文摘要

随着电子信息产业技术的飞速发展,开关电源电力电子装置得到了广泛的应用,装置中大量的谐波电流极易对周围设备产生电磁干扰,同时也造成了对电网的谐波污染。近年来功率因数校正技术受到了国内外电源界的高度重视。论文首先阐述了功率因数校正技术的研究现状,对无源PFC技术、有源两级PFC技术和有源单级PFC技术进行了分析和对比,指出了它们各自的优、缺点和适用范围。为了使开关电源在满足谐波标准的同时能够实现低成本、高性能,对单级功率因数校正技术(PFC)的需求越来越紧迫,特别是中、小功率场合。单级PFC变换器把PFC级和DC/DC级集成在一起,共用开关管和控制电路,同时实现输入电流的整形和对输出电压的调节。论文分析了有源功率因数校正器的基本工作原理;对APFC的主电路的典型拓扑进行比较;分析APFC电路的几种控制模式,总结其特点。由于反激(flyback)变换器具有高可靠性、电路拓扑简洁控制方便,可在升压和降压两种方式工作,输入输出电气隔离、升/降范围宽、易于多路输出等优点,因此,论文对反激变换器的原理与工作模式做了重点阐述,并选择反激变换器作为本次论文中所设计电路的拓扑。根据电路设计的技术和成本目标,为有效利用主要功率开关和变压器的性能,论文采用临界电流控制模式设计反激变换器,选择并采用ST公司的单级功率因数校正控制芯片L6562a作为主控芯片,设计了一个宽电压输入(150Vac~ 280 Vac)、输出48Vdc/8A的单级隔离型有源功率因数校正电路。论文介绍了L6562a的内部结构、功能、原理,以及性能改进的部分。并给出了具体的控制电路参数和功率电路参数的计算以及详细电路图。最后,采用matlab仿真软件,在simulink仿真平台上建立仿真模型,对电路进行仿真验证。得出仿真结果波形,输出电压是一个(近似)恒定的直流电压,输入电流不是窄脉冲波形而是比较严格的正弦电流波形,达到功率因数校正的目的,符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究功率因数校正技术的目的与意义
• 1.2 功率因数和电流谐波含量
• 1.3 谐波限制标准
• 1.4 功率因数校正（PFC）技术的发展概况
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 开关电源及其功率因数校正技术
• 2.1 开关电源的基本构成
• 2.2 开关电源的分类
• 2.3 开关电源的功率因数校正技术
• 2.3.1 两级功率因数校正技术
• 2.3.2 单级功率因数校正技术
• 2.3.3 功率因数校正方案对比
• 3 有源功率因数校正的原理及控制方案
• 3.1 有源功率因数校正的基本原理
• 3.2 APFC 的主电路拓扑
• 3.3 功率因数校正的控制策略
• 3.3.1 DCM 控制模式
• 3.3.2 CCM 控制模式
• 3.3.3 电流临界连续模式
• 3.4 Flyback 电路原理分析
• 3.4.1 基本拓扑结构
• 3.4.2 基本工作原理
• 3.4.3 工作模式和主要波形
• 3.4.4 吸收电路
• 4 APFC 电路设计
• 4.1 设计指标
• 4.2 设计方案选择
• 4.3 功率因数校正芯片L6562A
• 4.3.1 特点
• 4.3.2 管角说明
• 4.3.3 L6562a芯片的组成
• 4.3.4 L6562a 工作原理
• 4.4 主要元件参数设计计算
• 4.4.1 变压器参数设计
• 4.4.2 开关管Q1 和吸收电路的选择计算
• 4.4.3 输出整流二极管的选择计算
• 4.4.4 输出滤波电容的选择计算
• 4.4.5 峰值电流检测电阻的选择
• 4.4.6 电压反馈回路参数选择
• 4.4.7 输入保险管、整流桥、滤波电容的选择
• 4.4.8 详细电路图
• 5 系统仿真结果及分析
• 5.1 仿真软件的介绍
• 5.2 仿真结果及分析
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表的学术论文