【正文】 其波形見圖 所示。當(dāng)輸出電壓上升時，電壓比較器 VA 的輸出下降，導(dǎo)致乘法器 M輸出的基準(zhǔn)電流減小，是電感電流減小，從而使輸出電壓下降，反之，則電感電流增大，使輸出電壓上升。 10% （ 2)輸出電壓： 380VAC177。近幾年來，為了符合國際電工委員會 6100032的諧波準(zhǔn)則，有源 PFC電路正越來越引起人們的注意。另外，它的控制電路塊中只有一個電壓控制環(huán)，因而采 用 DCM 的 PFC 設(shè)計簡單易行。在大功率場合， CCM 的 PFC 更具有吸引力。因而 CCM 的控制電路設(shè)計復(fù)雜， CCM PFC 控制器的管腳數(shù)目也較多 。它僅有 8 個管腳。本文將對此 IC 的功 能進(jìn)行詳細(xì)地介紹，并通過測試結(jié)果驗證了它的性能 。 ICE2PCS01 專為升壓型轉(zhuǎn)換器而設(shè)計，只需要很少的外部元件。 ： 由于采用全新的 BiCMOS技術(shù)， ICE2PCS01的電源電壓的工作范圍從 10V～21V 擴(kuò)展到 11V～ 26V，開啟的閾值電壓從 11V提高到 12V。它具有內(nèi)置的交叉導(dǎo)通電流保護(hù)功能。由于采用了最新的 BiCMOS技術(shù)， GATE 下拉電壓從最大 2V （ ICE1PCS01）降低到最大 1V（ ICE2PCS01）。 ： 由于采用先進(jìn)的 BiCMOS 技術(shù)，可以在沒有噪聲干擾的情況下對內(nèi)部振蕩器進(jìn)行準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)。 和過壓保護(hù)： 通過 Vsense 引腳上的電阻分壓器對大電容兩端的電壓進(jìn)行檢測。 ICE1PCS01 的內(nèi)部參考電壓為 5V， ICE2PCS01 的內(nèi)部參考電壓為 3V。 Vsense 電壓還可以應(yīng)用到增強(qiáng)動態(tài)響應(yīng)模塊?？梢园言摴δ芸?作 Vout過壓保護(hù)。除增強(qiáng)動態(tài)響應(yīng)模塊之外，直接 OVP 關(guān)閉功能進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。ICE2PCS01 采用級聯(lián)控制（即內(nèi)部電流環(huán)路和外部電壓環(huán)路）工作模式。外部電壓環(huán)路控制 Vout 并且調(diào)節(jié)平均輸入電流的幅度。其中 ICOMP 為電流環(huán)內(nèi)部跨導(dǎo)運算放大器的輸出端；ISENSE 為電流環(huán)的輸入端； FREQ 外接電阻 ,在 50 kHz~250 kHz 范圍內(nèi)可調(diào)整頻率； VCOMP外接電壓環(huán)補(bǔ)償元件； VSENCE 為電壓環(huán)輸入，額定輸出電壓時此腳電壓應(yīng)為 5 V； VCC 外接芯片電源 ,工作電源在 10 V~21 V。 2%。 引腳 引腳符號 引腳功能 1 GND 接地 2 ICOMP 電流循環(huán)補(bǔ)償 3 ISENSE 電流意義上的輸入 4 FREQ 交換頻率設(shè)置 5 VCOMP 電壓循環(huán)補(bǔ)償 6 VSENSE 輸出電壓反饋輸入 7 VCC 集成電路供應(yīng)電壓 8 GATE 門開輸出 15 圖 ICE2PCS01內(nèi)部結(jié)構(gòu) Boost PFC 主電路主要參數(shù)的設(shè)計 本設(shè)計的大功率有源 功率因數(shù)校正電路采用兩級 PFC 電路結(jié)構(gòu)通過分別實現(xiàn)對輸入電流整形和輸出電壓快速調(diào)節(jié)，使電源具有良好的性能，其總諧波失真度小于 5%，功率因數(shù)高達(dá) 98%，而且容易進(jìn)一步優(yōu)化 DC/DC 變換級電路。 20%)經(jīng)過整流濾波，進(jìn)入 PFC 校正部分，經(jīng)過 Boost 升壓電感、 MOSFET 斬波電路，將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓 380V 的直流電壓。設(shè)計電路如圖 所示，下面將分別介紹電路中主要元件的設(shè)計方法。確定輸入電流的最大峰值：峰值功率等于 2 倍的平均功率，即 RMSpk UU 2? ?？紤]安全裕度，功率開關(guān)管選用MOSFET, 型號 FCH47N60，其指標(biāo)為 47A/600V。 開關(guān)動作造成的紋波頻率一般比較高，只需要較小的電容就可以滿足第一項的要求，第二項要求與負(fù)載功率變化的大小、輸出直流電壓、輸出紋波電壓和保持時間△ t 等因素有關(guān)，其中保持時間一般取 15ms— 50ms。 ICE2PCS01 的控制電路及 補(bǔ)償環(huán)路的設(shè)計 基于本文的設(shè)計指標(biāo)，選擇工作于連續(xù)調(diào)制模式下的平均電流型升壓式 APFC 電路來實現(xiàn)較為合適。 ICE2PCS01 給出了一種全新的連續(xù)導(dǎo)通型 (CCM)的控制方式和全新的控制電路。 CCM 模式 PFC 專用控制器 ICE2PCS01 具有以下的應(yīng)用特點：① ICE2PCS01僅有 8 個管腳，所需外圍元件少；② 開關(guān)頻率為 50～ 250kHz 可調(diào)，僅 由一個外接電阻來確定；③ 無直接饋入芯片的正弦波參考信號；④ 增強(qiáng)的動態(tài)響應(yīng)，一旦輸出電壓超出正常值的 5%，控制器電路將跳過慢補(bǔ)償運算放大器，直接作用于內(nèi)部非線性增益塊而影響占空比，使輸出電壓能夠在短時間內(nèi)恢復(fù)到正常值；⑤ 高效的軟啟動功能；⑥ 具有多項保護(hù)功能，如開環(huán)保護(hù)、輸出電壓保護(hù)、交流電源欠壓保護(hù)、峰值電流限幅及軟過電流限幅等。輸入單相交流電壓范圍為 176～ 264V, 輸出直流電壓為 380V。所以在電路中有： 18 ? ? in ??? RVrat edP inout () 將已知參數(shù)帶入，可得 4R 為 ?m15 ，實際電路中選用兩個 Wm 10/30 ? 的電阻并聯(lián)得到。 (2) 分壓電阻 1R , 3R , 6R 的選擇 當(dāng)輸出電壓額定時， 6 腳 senseV 電壓應(yīng)為參考電壓 3V, 由輸出電壓經(jīng)分壓后得到，如本電路中需滿足： 6316 RRR RU ref ??? () 為了避免分壓電阻上不必要的損耗，其阻值應(yīng)該較大。 (3) 開關(guān)頻率的選擇 對于功率開關(guān)的切換頻率并沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一方面開關(guān)頻率必須足夠高以減小主功率電路的體積，降低失真度；另一方面，為了維持一定的轉(zhuǎn)換效率，開關(guān)頻率又必須足夠低。 (4) 電流環(huán)調(diào)整率及其補(bǔ)償設(shè)計 該部分電流補(bǔ)償及下一部分的電壓補(bǔ)償目的不僅是確保在窄的帶寬下實現(xiàn)功率因數(shù)校正，還要給出足夠的相移區(qū)域，以確 保功率因數(shù)校正部分在整個工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。 非線性增益輸出P W M 比較器 K c ( s )B o o s t升壓增益 K B o o s t ( s )平均電流增益K AVE ( s )V c o m pM 2M 1d o ffD o ff _ B o o s tI a v eV i c o m p+ 圖 電流環(huán)的控制方框電路 在上方框圖中，平均電流的傳輸函數(shù)如下： ? ? ? ?? ?21111211O T Aic o m ps e n s eA V EO T As e n s eA V Eic o m pA V EgMCKsMRKsGsKRIVsK?????????? () 此處， K1為設(shè)計常數(shù)，是 PFC 電路的工作頻率。對于平均電流型的控制，典型值為 。根據(jù)此特性得到圖 。 則電流環(huán)的開關(guān)增益為： ? ? ? ? ? ? ? ?sKsKsKsG B o o stCAVEc ??? () 補(bǔ)償電容 ipC 不斷充放電，從而得到電流信號的平均值，因此其充放電頻率一定要小于開關(guān)頻率。因而得到nFC ? ，取 。 在本設(shè)計中，補(bǔ)償電容取值為 時， 其 Gc(s)的幅度及相角示于圖 中。(176V AC)及 15kHz 及 40176。 1 7 6 V A C amp。 f u l l l o a d1 001 011 021 031 041 051 061 071 0 05 00 5 0 1 0 0 1 5 0f ( H z )Gain(db) 1 7 6 V A C amp。 f u l l l o a d1 001 011 021 031 041 051 061 07 9 0 1 1 0 1 3 0 1 5 0 1 7 0 1 8 0f ( H z )Phase Angle 圖 電流環(huán)的一對極點和相角 (5) 電壓補(bǔ)償環(huán)路的設(shè)計 電壓控制環(huán)路的方框如下圖 所示，共有四個方框，其中包括誤差放大器 G1(s)，IC 的 PWM 調(diào)制器 G2(s)，升壓變換器的功率級 G3(s)及反饋檢測 G4(s)。 Vs e n s e3 VR8C1 0C9Vc o m pO T A 1+ 圖 誤差放大器的補(bǔ)償回路 其傳輸函數(shù)如下： ? ?? ? 1109109810910811111O T As e n s eO T AO T Ac o m ps e n s ec o m p gCCCCRssCCCsRVIIVVVsG ????????? ???????? () 此處 1OTAg 為 OTA1 的跨導(dǎo)增益，典型值為 42uS。 CCM 工作方式固有的升壓變換器中的占空比表達(dá)式如下： OUTINOFF VVD ? () 正弦參考信號僅在 Doff間隔內(nèi)獲得，控制電壓 Vp 送到 PWM 方框中去控制平均升壓電感電流，因此傳輸函數(shù) G2(s)表達(dá)式如下： ? ?COMPAVEVIsG ?2 () 而功率級的傳輸函數(shù) G3(s)的定義如下： ? ? rm sL outoutoutrm sL out I IIVI VsG __3 ????????? () 22 在以上幾個等式中， Vout為 PFC 校正之后的直流輸出電壓， Iout為直流輸出電流， IAVE為電感電流的平均值。例如對于 50Hz AC 線路輸入， PFC 電壓環(huán)帶寬通常設(shè)置在 20Hz 以下。 考慮到輸出電壓中包含著頻率為 2 倍輸入頻率的紋波，因此設(shè)計的補(bǔ)償電路的頻率響應(yīng)帶寬應(yīng)遠(yuǎn)小于 100Hz，用來抑制 100Hz 左右的紋波。對 100Hz紋波的增益 )100(1 ??ZOTA HG 。在 220VAC 跨越頻率 fv 處為 18Hz，相移 56176。 1 001 011 021 031 041 0 1 2 0 6 0 8 0 1 0 0f ( H z )Gain(db)1 05G2( s ) G3( s ) G4( s )G v ( s ) = G1( s ) G2( s ) G3( s ) G4( s ) 4 002 04 06 08 01 0 01 001 011 021 031 041 0 1 1 4 5 1 6 5 1 7 5f ( H z )Phase Angle1 05G v ( s ) = G1( s ) G2( s ) G3( s ) G4( s ) 1 5 5 1 3 5 1 2 5 圖 電壓環(huán)在 220VAC時的一對極點和相角 半橋式 DCDC 變換器的設(shè)計 半橋式變換器的工作過程分析 半橋式 PWM DCDC轉(zhuǎn)換器，是由半橋式逆變器、高頻變壓器、輸出整流器和直 流濾波器等組成的。因為電容 C1和 C2 容量較大，故其電壓 iCC UUU 2121 ?? 是比較穩(wěn)定的，中點 B的電位基本不變。 當(dāng)開關(guān)管 V1 導(dǎo)通時，則 iAB Uu ? 。所以變壓器次級的空載電壓 ou 為一個脈沖寬度小于或者等于 ?180 的交流方波電壓，其脈沖寬度等于 onT ， onT 為開關(guān)管 V1 或者 V2 的導(dǎo)通時