0 导言
开关电源已成为电网最首要的谐波源之一[1]。为了减小开关稳压电源对供电电网的污染和对外部电子设备的搅扰,电源中遍及选用了功率因数校对(power factor correction,PFC)技能。功率因数校对技能的作用是在电网与负载之间刺进校对环节,使输入电流波形迫临输入电压波形,以进步功率因数并约束开关电源的谐波电流对电网的污染[2]。
在现在广泛使用的通讯电源中,功率级电路拓扑一般分为两级,前级是功率因数校对电路,后级是DC/DC改换电路[3]。这种对功率别离进行两级改换的操控会形成操控电路规划杂乱。
本文中,根据功率因数校对和脉宽调制稳压改换一体的开关电源操控芯片UCC38500,选用电压和电流的双闭环操控方法规划了一台输出电压48 V,输出功率300 W 的功率因数校对电源样机。文中评论了该样机的规划与操控,给出了实验成果。
1 作业原理
图1给出所规划的样机的电路原理框图。前级选用Boost拓扑结构的PFC 电路,在完成功率因数校对的一起把输入电压提升到直流385 V;后级为使用双管正激拓扑结构的PWM 电路,把385 V直流母线电压降低到48 V,完成输入与输出的电气阻隔。
前级功率因数校对环节根据均匀电流操控原理,选用电压操控环和电流操控环的双闭环操控方法,其间电压操控环使Boost电路输出的直流母线电压更安稳;电流操控环使输入电流挨近正弦波。操控进程如下:经取样的直流母线电压与基准电压信号相比较,经过电压差错扩大器输出电压差错扩大信号。该信号与取样后的电源正弦半波信号相乘,作为电流差错扩大器的基准电流信号。被检测的电感电流,在电压差错扩大器中与基准电流相比较,经电流差错扩大器后与给定的锯齿波比较,供给某一数值的占空比信号,经驱动器输出驱动信号,驱动开关管,这就形成了电流环。电流差错能被敏捷而精确地校对,然后确保电流操控精度。
后级DC/DC 功率级改换也选用双闭环操控方法。电流内环选用峰值电流操控形式,对开关电流的峰值进行逐一脉冲采样操控。电压差错扩大器输出信号,经过光耦阻隔,发生电流参阅信号。被采样电阻检测的开关电流与电流参阅信号比较,经驱动器输出两路阻隔的驱动信号。
2 电路规划
电路规划根据UCC38500 操控芯片,其PFC 与PWM的开关频率比为1∶1。规划的首要电路参数为:
输入电压uin=100~265 V;直流母线电压VBoost=385 V;
电路的开关频率为fS=50 kHz;功率因数PF≈1;输出功率PO=300 W;输出电压VO=48 V。
2.1 前级PFC规划
2.1.1 升压电感的规划
升压电感的巨细由PO、纹波电流驻I、占空比D、fS及Vin(min)确认。有如下关系式
驻I=1.2 A,Dmax=0.63,LBoost=1.48 mH。
2.1.2 电压操控环的规划
要求电压外环的带宽远小于100 Hz的正弦半波频率fR,实践规划的电压外环带宽为fVI=8.7 Hz。电压操控环的有用补偿能够使得体系愈加安稳,并且能够减小体系的总谐波畸变[6]。电压差错扩大器的增益GVA=0.014。图2是电压差错扩大器的电路结构图。
电压差错扩大器中各元件参数由式(4)、式(5)和式(6)确认
2.1.3 电流操控环规划