基于UC3854的功率因数校正电路设计
基于UC3854高功率因素整流器的设计
２ １年 １ ０１ ２月
基于 Ｕ ３ ５ Ｃ ８ ４高功率 因素整流器 的设计
姜 侦 报 ， 庭 剑 钟
（ 西 电力 职 业 技 术学 院 ， 西 南 昌 ３０ ３ ） 江 江 ３ ０ ２
摘 要 ： 分析 了由 Ｕ ３５ Ｃ ８４来实现一个通用 交流输入 得到 固定 的直流输 出的 ３０ 整流器 ， ０Ｗ 首先阐述 了有源功率 因数
： …・ 稿ｉ … ・Ｌ ｉ … ＾ ． Ｉ ｉ ．－ ● ・● 咔 －Ｉ ． ｝ ● ● Ｉ… ‘ Ｊ ｝ ｛ ｔ Ｊ… …
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第２ ４卷
第 ４期
江 西 电力 职业 技 术 学 院学 报
Ｊｕ ａ ｆ ｉｎ ｘ ｃ ｔ ｎ ｌａ ｄＴｅｈ ｉａ ｌ ｇ ｆＥ ｅ ｔｃｔ ｏ ｒ ｌ ａ ｇｉ ｎ ｏＪ Ｖｏ ａｉ ａ ｎ ｃ ｎｃ ｌ ｌ ｅｏ ｌｃｒ ｉ ｏ Ｃｏ ｅ ｉ ｙ
Ｖ０ｌ ４ Ｎｏ４ ＿ ． ２ Ｄｅ ． ｃ２０１ １
ＡＦ Ｐ Ｃ系统 主要 由 电磁 干扰 滤波器 、整 流 电路 、 升 压 电路 、 控制 电路及 触发 电路 等组成 ， 图 １ 如 所示 。
１１１ 电磁 干扰滤 波器 （ ＭＩ的设 计 ．． Ｅ ）
图 ２为 电磁 干 扰滤 波 器 的基 本结 构 ，由 ，： ，
１１ 控制 电路 双 闭环模 型 的设 计 ．２ ． ＡＦ Ｐ Ｃ控 制 回路 的设 计 是 主 电路 的核 心 部 分 ，
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基于UC3854的功率因数校正电路设计
学 号 14052101086毕业设计（论文） 题目：基于UC3854的功率因数校正电路设计作 者佘杨滨 届 别2009 届系 别机械与电气工程系 专 业自动化指导教师荣军 职 称讲师完成时间2009年5月21日摘要本文介绍了功率因数校正Boost变换器的基本工作原理和Boost变换器常用控制芯片UC3854的工作原理，设计了基于UC3854的Boost变换器的控制电路。
该电路采用平均电流模型，它通过脉宽调制输出的一连串脉冲信号来控制电路中开关晶体管的导通与截止, 从而将输入电流与输出电压的相位重新调整到同相的状态, 最终达到功率因数校正的目的。
通过比较和分析得知，该电路在有源功率因数校正方面有着结构简单，适应范围广等优点。
关键词： 有源功率因数校正（PFC）； Boost控制电路； UC3854ABSTRACTThis paper introduces the Power Factor Correction Boost converter's basic working principle and the working principle of common control chip UC3854 of Boost converter , designing the control circuit what based on the UC3854 of Boost converter .Using the average current model, UC3854 controls the state of the switching transistor in the circuit by outputting a series of PWM(Pulse Width Modulation) signals. By this mean, it readjusts input current and output voltage to synchronization, thus fulfilling power factor correction. Through comparison and analysis we know that the circuit in the active power factor correction has a simple structure and wide range adaption and so many advantages. Keywords:active power factor correction(PFC); boost control circuit; UC3854目录摘要......................................................................................................................................................................................I ABSTRACT.........................................................................................................................................................................II 目录....................................................................................................................................................................................III 1 绪论. (1)1.1 开关电源概述 (2)1.2 谐波电流对电网的危害 (2)1.3 功率因数校正的意义 (3)1.4 总体方案设计与论证 (4)1.5 系统的技术指标和系统构成 (4)1.5.1 系统的技术指标 (5)1.5.2 系统的总体构成 (5)2 Boost升压型变换器的主功率电路的设计 (5)2.1 功率因数（FC）的定义和实现方法 (5)2.1.1 功率因数的定义 (5)2.1.2 功率因数校正(PFC)实现方法 (6)2.2 有源功率因数校正校正（APFC）原理 (6)2.2.1 有源功率因数校正技术的研究现状 (6)2.2.2 有源功率因数校正原理 (7)2.2.3 有源功率因数校正技术的分类 (8)2.3 Boost升压型变换器工作原理和控制方式 (9)2.3.1 Boost变换器的工作原理 (9)2.3.2 Boost变换器常用控制方式 (11)2.4 主功率电路主要元器件的参数设计 (12)2.4.1 升压电感设计 (12)C2.4.2输出电容的选择 (13)2.4.3 功率开关与二极管 (14)3基于UC3854控制电路的设计 (14)3.1 UC3854控制器的内部结构和功能特点 (14)3.1.1 UC3854控制器的内部结构介绍 (14)3.1.2 UC3854控制器各引脚的功能 (15)3.2 UC3854控制电路各参数的设计 (17)3.2.1 UC3854中的前馈作用 (17)3.2.2 电流的感测 (18)3.2.3 峰值电流限制 (19)3.2.4 乘法器的设定 (20)3.2.5 前馈电压信号 (21)3.2.6 乘法器的输入电流 (22)3.2.7 振荡器的频率 (23)3.2.8 电流误差放大器的补偿 (23)3.2.9 电压误差放大器的补偿 (24)3.3 谐波失真预计 (25)3.3.1 谐波的产生 (25)G3.3.2 衰减量 (25)ff4结束语 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)1 绪论70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，但是电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
基于UC3854的APFC仿真验证
基于UC3854的APFC 仿真验证一． 功率因数校正电路的工作原理1. 高次谐波及其危害以220v 交流电网电压作为输入的开关稳压电源中，交流输入电压整流后接一个打的滤波电容器，如图1.1所示。
虽然输入电压是正弦波形，但由于电路是一种非线性元件和储能元件的组合，所以其交流输入电流不是正弦波，而是一脉冲波形，如图1.2所示。
图1.1 AC/DC 变换电路 图1.2 输入电压、电流波形 脉冲状的输入电流含有大量的谐波，其无功分量基本上为高次谐波，如三次谐波幅度约为基波幅度的95%。
五次谐波约为70%，七次谐波为45%，九次谐波为25%等等。
高次谐波产生大大降低了输入端的功率因素。
大量电流谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波污染。
谐波电流流过线路阻抗产生谢波电压降，使原来是正弦波形的电网输入电压的波形发生畸变，称之为“二次效应”。
另外，谐波也可能使电路发生故障甚至损坏。
例如，谐波造成其流经的导线过热、配电变压器过热、引起电网LC 谐振、三相电路中的中线因三次谐波电流的叠加而过热，等等。
2. 功率因素的定义非正弦输入电流的有效值I 可表示为:I =式中：123,,,n I I I I 输入电流的基波分量和各次谐波分量（有效值）。
将各次谐波分量的有效值与基波分量的有效值的比值称之为总谐波畸变（THD ）:THD =THD 用来衡量谐波对电网的污染程度。
若基波电流之后输入电压U 的相位差为α，那么，输入的有功功率ac P 为1cos ac P UI α=而视在功率为：ap P U I U =*=功率因素（PF ）为：1cos ac p ap P I f P I ααα====所以，抑制谐波分量可以达到减小THD 和提高p f 的目的。
3. 功率因素校正的原理为了提高功率因素，减小电流畸变，从20世纪80年代开始，将开关变换器技术应用到改善电流波形和提高功率因素上来，研发了功率因素校正（PFC ）新技术。
PFC 电路的作用是在电网和负载间插入校正环节，是输入电流波形逼近输入电压波形，以提高功率因素并限制开关电源的谐波电流对电网的污染。
2019年采用UC3854的有源功率因数校正电路工作原理与应用.doc
采用UC3854 的有源功率因数校正电路工作原理与应用注册加盟红豆登录电脑手机网论坛我的帖子搜索农场推广论坛帮助hon gdoupcbeta私人消息（0）公共消息（0）论坛任务（0）系统消息（0）好友消息（0）帖子消息（0）家电维修论坛集成电路资料UC1854 UC2854 UC3854功率因数校正控制器资料分享-返回列表查看515次|回复4次发帖［资料分享］UC1854 UC2854 UC3854 功率因数校正控制器资料分享发短消息加为好友陆爱笛当前离线UID10017帖子12582精华2积分51826 威望值39982红豆币57720红花168朵推广积分12696贡献值4277签到积分2285阅读权限200在线时间995小时管理员帖子12582积分51826来自河北唐山注册时间2009-4-7最后登录2010-5-15发短消息加为好友当前离线［url=javascript :; ］1楼主［/url］跳转到倒序看帖打印字体大小：tT陆爱笛发表于2009-11-16 09 : 33| 只看该作者--［资料分享］UC1854 UC2854 UC3854 功率因数校正控制器资料分享采用UC3854的有源功率因数校正电路工作原理与应用一.功率因数校正原理1.功率因数（PF）的定义功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。
即所以功率因数可以定义为输入电流失真系数（）与相移因数（）的乘积。
可见功率因数（PF）由电流失真系数（）和基波电压、基波电流相移因数（）决定。
低，则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。
同时，值低，则表示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变，对电网造成污染，严重时，对三相四线制供电，还会造成中线电位偏移，致使用电电器设备损坏。
由于常规整流装置常使用非线性器件（如可控硅、二极管），整流器件的导通角小于180o,从而产生大量谐波电流成份，而谐波电流成份不做功，只有基波电流成份做功。
基于UC3854的两级有源功率因数校正电路的研究的开题报告
基于UC3854的两级有源功率因数校正电路的研究的开题报告一、研究背景随着电力消费的增加，电力系统中存在着越来越多的非线性负载设备，这些设备对电网带来了极大的影响。
其中，最严重的问题就是功率因数过低，不仅浪费了电能，而且还会对电网造成电压波动和设备损坏等问题。
为此，需要进行功率因数校正，以提高系统的效率和稳定性。
二、研究内容本文将基于UC3854芯片设计一种两级有源功率因数校正电路。
该电路采用交错方法，具有较高的效率和稳定性。
在设计过程中，首先需要对UC3854芯片进行深入研究，了解其特点和应用范围。
然后，根据系统需求，选择合适的器件和参数进行电路设计，并进行模拟分析和实验验证。
三、研究意义有源功率因数校正技术已经被广泛应用于各种电力系统中，可以有效提高系统的效率和稳定性，减少电能浪费。
本文的研究将基于UC3854芯片设计一种高效稳定的功率因数校正电路，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。
四、研究方法本研究将采用理论研究、软件仿真和实验验证相结合的方法，具体分为以下几个步骤：1. 理论研究：对UC3854芯片进行深入研究，了解其特点和应用范围，研究有源功率因数校正的原理和方法。
2. 软件仿真：根据系统需求，选择合适的器件和参数进行电路设计，在Multisim等软件中进行模拟分析，优化电路结构和参数。
3. 实验验证：将设计好的电路搭建成实验系统，进行性能测试，验证电路的可行性和效果。
五、预期结果本研究的预期结果是设计出一种高效稳定的有源功率因数校正电路，具有低成本、小体积、高精度、高可靠性等特点。
同时，将探讨该电路的拓扑结构和性能参数，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。
UC3854设计介绍
4
功率因素校正（PFC）
功率因素校正PFC是十几年电源技术进步的重大领域，它 的基本原理是： 是电源输入电流实现正弦波，正弦化就是要使其谐波为 零，电流失真因数 1
保证电流相位与输入电压保持同相位，两波形同相位， 相移因数 cos 1 最终实现功率因素PF=1的设计工作目标
DCM
假定在稳态条件下，在一个开关周期内，MOS管的导通时间为Ton，输入电 压为Ui，电感电流为i，电感电流峰值为 ，电感量为L，电感电流达到峰 imax 值时，对应的输入电压为。则在MOS管导通期间，有：
di L ui dt
di imax 其中， ， dt Ton
因此
imax
Ton Ui L
滞环电流控制的原理框图如下
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PFC控制方法——CCM-Hysteretic Current Control
电压外环的作用是为滞环控制单元提供瞬时电流参 考信号，作为滞环逻辑控制器的输入 所检测的输入电压经分压后，产生两个基准电流： 上限值与下限值
当电感电流达基准下限值时，开关管导通，电感电 流上升，当电感电流达基准上限值时，开关管关断， 电感电流下降
因此我们必须引入功率因素较正
3
功率因数和功率因数校正
功率因数的定义
V1rms I 1rms cos I 1rms cos PF ＝ cos P视在 Vrms I rms I rms P有功
功率因数校正的任务
正弦化，使电流失真因数 1 1 同相位，使相移因数 cos＝
mmin d d1 d 2 Vo (mmin sint )
基于UC3854芯片的一种有源电路功率因数校正电路方案
基于UC3854芯片的一种有源电路功率因数校正电路方案一种基于UC3854芯片的有源功率因数校正电路方案如下：1.引言有源功率因数校正（Active Power Factor Correction, APFC）是一种用于提高电力电子装置功率因数的技术。
功率因数是一个衡量电路能量效率的重要指标，具有较高功率因数的电路可以提高能量利用效率、减少谐波污染、降低电力损耗等优点。
UC3854芯片是一种专门用于APFC的集成电路，其使用可以简化电路设计、提高系统稳定性和提供对各种保护功能的支持。
2.电路设计UC3854芯片能够通过控制MOSFET开关管的PWM脉宽来实现对输入电流的控制，从而实现功率因数校正。
其基本工作原理是通过检测输入电流的幅值和相位，比较与参考信号的差异，并通过调整PWM脉宽来使输入电流与参考信号的相位和幅值保持一致，从而实现功率因数的校正。
具体来说，该电路包括以下几个关键组成部分：（1）输入滤波器：用于去除输入电源的高频干扰和谐波；（2）整流电路：将输入交流电源转换为直流电源；（3）电流传感器：用于监测输入电流的幅值和相位；（4）参考信号产生器：用于产生功率因数校正的参考信号；（5）比较器：将输入电流与参考信号进行比较并产生控制信号；（6）PWM控制器：根据比较器输出的控制信号调整PWM脉宽。
3.系统工作流程该电路系统的工作流程如下：（1）输入电流经过滤波器和整流电路转化为直流电流；（2）电流传感器检测直流电流的幅值和相位，并将其与参考信号进行比较；（3）比较器产生控制信号，将其送至PWM控制器；（4）PWM控制器根据控制信号调整PWM脉宽，并输出到MOSFET开关管；（5）MOSFET开关管将PWM信号转换为高频交流电流并输入到输入滤波器。
4.电路特性该电路方案的特点如下：（1）具有较高的功率因数，能够使输入电流与输入电压保持同相，有效减少无功功率；（2）集成了过流保护、过电压保护和短路保护等功能，提高了系统的稳定性和可靠性；（3）采用了UC3854芯片控制，简化了电路设计和调试工作；（4）输出电压稳定性高，具有很好的负载适应性。
基于UC3854的功率因数校正系统设计
基于UC3854的功率因数校正系统设计摘要：功率因数是电力系统的一个重要的技术指标，功率因数校正（PFC）技术是电力电子技术的重要组成部分，并已经在越来越多的领域得到应用。
本课题选择BOOST变换器为主电路，采用平均电流控制的UC3854集成电路控制器来实现功率因数校正系统用来提高功率因数。
关键词：功率因数校正BOOST变换器平均电流控制UC3854引言近几十年来，由于大功率电力电子装置的广泛使用，使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重，功率因数低，为了提高功率因数，通常采用无功补偿﹑有源﹑无源滤波器等对电网环境进行改善。
功率因数校正技术作为抑制谐波电流，提高功率因数的行之有效的方法，备受人们关注，成为电力电子学研究的重要方向之一。
基本原理功率因数校正电路基本上是一个AC/DC变换器。
一个标准的变换器利用脉冲波宽度调制技术来调整输入功率大小，以供应适当的负载所需功率脉冲波宽度调变器控制切换开关，将直流输入电压变成一串电压脉冲波，随后利用变压器和快速二极管将其转成平滑的直流电压输出。
这个输出电压随即与一个参考电压进行比较，所产生的电压差回馈至PWM控制器。
这个误差电压信号用来改变脉冲波宽度的大小，如果输出电压过高，脉冲波宽度会减小，进而使输出电压降低，以使输出电压恢复至正常输出值。
系统工作原理本系统的校正控制方式采取双环控制，“外环”电压环和“内环”电流环。
其中，电流环使输入电流接近正弦，电压环使电路输出电压稳定，其输出直流电压经分压后作反馈电压送至电压比较器与基准电压比较后，其输出作为乘法器的一个输入，乘法器的另一个输入来自整流后的输入电压。
另外，从电感和整流器连接端得到取样电流送到电流比较器的反相端，其输出直接加到PWM比较器的同相端。
而对于Boost型有源功率因数校正电路主电路由单相桥式不控整流器和DC/DCBoost变化器组成包括：电压误差放大器，电流误差放大器，乘法器比较器和驱动器等。
UC3854 Boost型APFC电路设计
基于UC3854的Boost APFC 电路设计与仿真030720134 张文彬一、设计要求1、最大输出功率为 Pom=250W2、输入交流典范范围U N =（80～270）V3、电网频率范围为：f=（47～65）Hz4、输出直流电压：Uo=400V5、控制电路载波频率fc=100kHz6、网测输入电流峰值I Nm =4.42|U N=80V 7、网侧功率因数二、设计过程：1、电感选择： 假设输入功率等于输出功率，则最大的线电流峰值：一般取最大峰值电流的20%为电感电流纹波，所以输入最小电压的峰值为Vinp=113V计算得到最大占空比：D最终取D=0.718电感最终L=1mH 2、选择输出电容：CoCo 的典型值为每瓦特1uF 到2uF 之间，如果考虑维持时间，则使用如下公式：取Pout=250W ，，V1=350V ，则得到Co=453uF ，最终取Co=450uFIpk 2PinVin min ⋅ 4.419=:=∆I 0.2Ipk ⋅0.884=:=D Vo Vinp -Vo:=L Vinp D ⋅f s ∆I ⋅:=C o 2P o ut ⋅∆t ⋅Vo ()2V 1()2-:=3、电流检测电阻，在本次设计中采用电阻检测电流，设计起来简单方便，但是在大功率的情况下，使用电阻检测法带来的损耗大，可以考虑使用比流器法。
使用电阻检测法的典型压降值为1V ，即Vrs=1 V 。
先找出电流峰值：Ipk （max ）计算得到Ipk （max ）=4.86A ，实际计算参数时，取Ipk(max)=5A Rs=Vrs/Ipk(max)=0.2 。
实际设计电路中，选取Rs=0.25故Vrs （pk ）=1.25V4、设定独立的电流峰值限制，这里的Rpk1和Rpk2为分压电路的电阻。
选择一个过载电流的峰值：Ipk(ovld)；Rpk1的典型值为10K 。
计算得到：Vrs(ovld)=1.4V根据：得到Rpk2=1.8K5、乘法电路的设定乘法电路的操作可由下述方程得知，Imo 是乘法电路的输出电流，Km 为1，Iac 是乘法电路的输入电流，Vff 是前馈电压，而Vvea 是电压误差放大器的输出。
简体_UC3854控制之功率因数修正器电路设计
NoteUC3854 控制之功率因子修正器电路设计PHILIP C. TODD 摘要 这个应用手册说明功率因子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子修正的重要规格、升压型转换器的功率电路设计与控制此一转换器的 UC3854 集成电路说明。
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虑。
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虑这些部分的。
本篇应用手册是用以作为取代应用手册 U-125 "使用 UC3854 的功 率因子修正器"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子将达 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 率因子。
一般对功率因子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，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 差也是一种功率因子典型的定义，即功率因子等于电 压与电流相角差的余弦函数电压与电流间的相角差也反映出虚功率的大小。
基于单片机和UC3854的APFC电路设计
水是锅炉的主要工质之一，被誉为锅炉血液。锅炉水处理的目的就 是要通过一定的化学方法,将水中杂质除掉以保证锅炉安全经济运行。 锅炉水中含有杂质可能对锅炉造成的危害是在锅炉内结生水垢、水渣； 腐蚀锅炉金属;污染蒸汽品质。因此，锅炉水处理在锅炉的安全经济运 行中占有极其重要的地位是保证锅炉安全经济运行的重要措施，是锅 炉房科学管理的一个十分重要的环节。锅炉水质的好坏将直接关系节 约燃料、节约用水、节约运行及管理费用,关系到蒸汽品质及锅炉的使用 寿命，更是关系到员工人身安全的一件大事，因此必须高度重视锅炉水
一代产品，其最大优点是测量精度高、线性度好、响应快速，可以做到电
隔离检测。
磁场平衡式霍尔电流传感器(LEM 模块)把互感器、磁路放大器、霍
尔元件和电子线路集成在一起，具有测量、反馈、保护三种功能。LEM 模
块的最大优点是借助“磁场补偿”的思想，保持铁心磁通为零，致使其尺
寸、重量显著的减小，使用方便，电流过载能力强，整个传感器已经模块
微控制器部分主要包括微处理器的选用及其外围存储器件的配
置、复位电路的设计等。根据系统的工作过程，微处理器主要完成如下
功能：
（1）接收功率因数校正电通过相应计算，获得当前功率因数和功
率值。
（3）监视电路的工作状态，如果出现过电压或过电流的情况，关断
科技信息
专题论述
基于单片机和 UC3854 的 APFC 电路设计
廊坊供电局 李 强
［摘 要］随着开关电源的大量应用，有源功率因数校正技术越来越受到重视，基于 UC3854 的 Boost 型功率校正电路结构简单，功 率因数高。但由于 UC3854 功能专一，对于具有综合要求较高的实际应用电路，必须借助外围电路来实现。本文结合微控制器技术， 采用广泛应用的 51 单片机作为控制器，配合 UC3854，提出一种智能型功率因数校正电路的设计，并给出了实验波形。 ［关键词］APFC DC/ DC 变换器 UC3854 单片机 霍尔电流传感器
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计一、摘要：由于电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
介绍了有源功率因数校正电路的工作原理，提出了基于.. UC3854芯片的一种有源功率因数校正电路方案。
经.. PSpice软件仿真证明电路合理可行。
关键词：有源功率因数校正；Booost变换器；UC3854；PSpice仿真1、引言将交流2 2 0 V电网电压经整流再提供直流是实际单相电源应用中最为广泛的变流方案，但电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
另外，硬件电路中电压和电流的急剧变化，使得电力电子器材承受很大的电应力，并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰。
有源功率因数校正技术可将开关电源等电子负载变换成等效的纯电阻，从而提高电路功率因数，减小低频谐波。
在各种单相功率因数校正电路中，单相B o o s t电路因具有效率高、电路简单、成本低等优点而得到广泛应用。
随着软开关技术的发展和AP F C电路的广泛应用，针对A P F C电路提出了多种软开关方法，用来降低器件的开关损耗、减小电磁干扰、提高开关频率，使电力电子装置系统在响应时间、频率范围、噪声和模块体积等方面的性能都得到很大的提高，满足其高频化、数字化、环保化和模块化的未来发展要求。
现提出了一种基于U C 3 8 5 4的零电压控制A P F C电路的控制方案，并由仿真结果证明达到了技术要求。
2、功率因数校正原理功率因数( P F ) 是指交流输入有功功率( P ) 与输入视在功率( S ) 的比值。
所以功率因数可以定义为输入电流失真系数与相移因数的乘积。
式中：输入基波电流有效值；输入电流有效值；输入电流失真系数。
可见功率因数由电流失真系数和基波电压、基波电流相移因数决定，低则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。
基于UC3854的Boost型APFC电路优化设计
第 43 卷第 7 期 2009 年 7 月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.43 No.7 July，2009
三点式电感线圈结构， 就能有效抑制 VD 反向恢复 带来的过大开通瞬时电流和 di/dt 的冲击，以及过大 开通损耗引起的过热[2]。
L 在线路中起着能量传递、储存和滤波等作用， 并决定了输入端高频纹波电流的总量， 因此应该以 限制电流脉动最小为原则来确定电感值[3]。在输出功 率最大、 输入电压最低的最差情况下， 输入电流最 大，纹波也最大。为了在这种情况下确保输入电流纹 波仍满足要求， 应在输入电压最低点计算出优化的 电感参数：
补偿电路结构如图 3 所示。 该脉动补偿电路由带通
滤波和线性变压器构成。 带通滤波器可提取 2 次纹
以及过大开通损耗引起的过热，使 iin 成为比较平滑 的正弦波；由图 4b 所示经脉动补偿优化后的输出电 压 Uo 波形可见，在输出端加脉动补偿后 ，显著减小 了输出电压纹波；由图 4c，d 所示输入功率因数 λ 和 输入电流总谐波畸变率 THD 波形可知，APFC 电路 经优化后，其 λ 可提高到 0.998 左右，THD 接近零。
4 实验结果与分析
对图 1 进行优化后，构建了单相 Boost 型 APFC 电路实验系统，图 4 示出实验波形。
L＝ 2 姨 2 UinminD
（1）
fs△IL
取输入电压最小值 Uinmin=80 V，占空比 D＝0.71，
开 关 频 率 fs＝100 kHz， 允 许 的 电 感 电 流 最 大 纹 波
1引言
开关电源多数通过整流器与电力网相接， 而传 统的整流器是由二极管或晶闸管组成的非线性电 路， 在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而 污染电网， 这些都迫切需要采取有效措施来减少谐 波并提高功率因数。为减小谐波畸变率，提高功率因 数，设计了一种基于 UC3854 控制的功率为 500 W，输 出电压为 400 V 的 Boost 型 APFC 电路，并对主电路 中的滤波器和输出端电路进行了优化设计。
基于UC3854的PFC电路设计
基于 UC3854的 PFC电路设计摘要：随着人类工业化的不断深入，当今社会出现了许多整流器。
在整流过程中会产生许多谐波，但是谐波含量主要是3倍，5倍，7倍和9倍，其余的高次谐波可以忽略不计。
当前的过滤方法包括以下过滤方法。
无源LC串联滤波器，但该滤波器只能消除一次谐波。
过滤器参数对环境敏感，并且在连接时很容易出现。
电路谐振会影响稳定电网的稳定性。
有源APFC滤波器旨在通过使用与注入电网的谐波电流值相反的电流来消除谐波电流并消除谐波，但是这种滤波装置的结构和控制很复杂。
操作过程中可能会产生共振，并损坏设备。
功率因素校正，用于实现电流跟踪电压波形，以实现使用BOOST / BUCK功率转换消除独特的功率因数校正谐波的原理。
关键词：谐波污染；功率因数；校正1绪论在当今我们的社会生产核心和技术运营当中，我们利用的电力，一般是通过电网直接发送到我们用户当中来的。
在过去的几十年当中，我国的经济实力因为改革开放而迅速增长，使得越来越多的电子通信设备和智能终端应用于我们的生产和生活中。
最近几年随着技术的发展，硬件的体积越来越小，越来越精致，但是功能却变得越来越强大。
自动智能化水平非常高。
但是由于这个原因，这些电子设备和终端非常容易受到外部干扰和电压波动的影响。
但是，由于开关电源的大量使用和非线性负载的增长严重扭曲了输入电流的波形，即使在一般情况下也会出现电流尖峰。
谐波输入电流流经电网，对电网会造成严重谐波污染，并且影响供电电源的可靠性与安全性。
1.1谐波电流与功率因数的关系为了能将电网上的交流电转换成不同电压等级的直流电，一般采用整流电路，整流电路通常采用具有电容滤波功能的单相不可控整流电路，称为二极管桥。
如图 1-1所示。
该整流电路通常用于单相交流输入的场合，当前，它已广泛应用于电脑，电脑充电器，电视机等常用电器中。
图1-11.2功率因数校正技术概述为了解决掉对电气设备造成的谐波污染，有两种解决方法：一种是对电气设备进行补偿；另一种是修改用户设备以减少问题。
UC3854-Boost型APFC电路设计
基于UC3854的Boost APFC 电路设计与仿真030720134 张文彬一、设计要求1、最大输出功率为 Pom=250W2、输入交流典范范围U N =（80～270）V3、电网频率范围为：f=（47～65）Hz4、输出直流电压：Uo=400V5、控制电路载波频率fc=100kHz6、网测输入电流峰值I Nm =4.42|U N=80V 7、网侧功率因数二、设计过程： 1、电感选择：假设输入功率等于输出功率，则最大的线电流峰值：一般取最大峰值电流的20%为电感电流纹波，所以输入最小电压的峰值为Vinp=113V 计算得到最大占空比：D最终取D=0.718 电感最终L=1mH2、选择输出电容：CoCo 的典型值为每瓦特1uF 到2uF 之间，如果考虑维持时间，则使用如下公式：取Pout=250W ，，V1=350V ，则得到Co=453uF ，最终取Co=450uFIpk 2PinV in min ⋅ 4.419=:=∆I 0.2Ipk ⋅0.884=:=D V o V inp-V o :=L V inp D⋅f s ∆I ⋅:=C o 2Pout ⋅∆t⋅V o ()2V 1()2-:=3、电流检测电阻，在本次设计中采用电阻检测电流，设计起来简单方便，但是在大功率的情况下，使用电阻检测法带来的损耗大，可以考虑使用比流器法。
使用电阻检测法的典型压降值为1V ，即Vrs=1 V 。
先找出电流峰值：Ipk （max ）计算得到Ipk （max ）=4.86A ，实际计算参数时，取Ipk(max)=5A Rs=Vrs/Ipk(max)=0.2 。
实际设计电路中，选取Rs=0.25故Vrs （pk ）=1.25V4、设定独立的电流峰值限制，这里的Rpk1和Rpk2为分压电路的电阻。
选择一个过载电流的峰值：Ipk(ovld)；Rpk1的典型值为10K 。
计算得到：Vrs(ovld)=1.4V根据：得到Rpk2=1.8K5、乘法电路的设定乘法电路的操作可由下述方程得知，Imo 是乘法电路的输出电流，Km 为1，Iac 是乘法电路的输入电流，Vff 是前馈电压，而Vvea 是电压误差放大器的输出。
基于UC3854的PFC功率因数校正电路
基于UC3854的PFC 功率因数校正电路1.性能指标：(1)输入电压: 90~265V ，50~60HZ ; (2)开关频率: 100 kHz ; (3)输出直流电压: 400 V ; (4)输出功率: 200W ;(5)所有负载范围内电路工作于CCM 模式2.参数设计搭建仿真电路图如图1所示。
图1 基于UC3854的Boost-PFC 仿真电路（1）电感设计最大的峰值输入电流为：A V P I in peak 14.39020022(min)0=⨯==峰-峰值纹波电流通常选择在最大峰值电流的20%左右，由于A I peak 628.014.32.0%20=⨯=，故可取峰-峰值纹波电流为I ∆=650mA低输入电压peak in V .对应的最大占空比717.0400290400.=⨯-=-=opeakin o V V V D则mH If D V L s peak 335.1650100717.0290.in =⨯⨯⨯=∆⋅⋅=，取电感值为1.5mH 。
（2）输出电容设计F VVt P C o oo o μ3893004006820022222(min)2=-⨯⨯=-∆⋅=，取,300,68(min)V V ms t o ==∆计算得uF C o 389=，取电容值为400 uF 。
（3）开关管和二极管的选择开关管和二极管必须能充分确保电路可靠地工作。
为减少开关损耗，二极管必须速率快。
本设计中，选择快速高压型的二极管，其反向恢复时间为35ns ，击穿电压为600V ，正向额定电流为8A 。
开关管选择击穿电压为500V ，额定直流电流为23A 的MOSFET 。
（4）电感电流检测电阻s R 的设计根据经验，s R 上的压降为1V 左右较合适。
峰值电流的最大值2(max)I I I pk pk ∆+=,式中pk I =3.14A ，I ∆=0.65A ，计算后得A I pk 5.3(max)≈，在最坏的情况下使得检测电阻上的压降为1V 左右，则Ω==285.05.31s R ，取Ω=3.0s R 。
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学 号 14052101086毕业设计（论文） 题目：基于UC3854的功率因数校正电路设计作 者佘杨滨 届 别2009 届系 别机械与电气工程系 专 业自动化指导教师荣军 职 称讲师完成时间2009年5月21日摘要本文介绍了功率因数校正Boost变换器的基本工作原理和Boost变换器常用控制芯片UC3854的工作原理，设计了基于UC3854的Boost变换器的控制电路。
该电路采用平均电流模型，它通过脉宽调制输出的一连串脉冲信号来控制电路中开关晶体管的导通与截止, 从而将输入电流与输出电压的相位重新调整到同相的状态, 最终达到功率因数校正的目的。
通过比较和分析得知，该电路在有源功率因数校正方面有着结构简单，适应范围广等优点。
关键词： 有源功率因数校正（PFC）； Boost控制电路； UC3854ABSTRACTThis paper introduces the Power Factor Correction Boost converter's basic working principle and the working principle of common control chip UC3854 of Boost converter , designing the control circuit what based on the UC3854 of Boost converter .Using the average current model, UC3854 controls the state of the switching transistor in the circuit by outputting a series of PWM(Pulse Width Modulation) signals. By this mean, it readjusts input current and output voltage to synchronization, thus fulfilling power factor correction. Through comparison and analysis we know that the circuit in the active power factor correction has a simple structure and wide range adaption and so many advantages. Keywords:active power factor correction(PFC); boost control circuit; UC3854目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 开关电源概述 (2)1.2 谐波电流对电网的危害 (2)1.3 功率因数校正的意义 (3)1.4 总体方案设计与论证 (4)1.5 系统的技术指标和系统构成 (4)1.5.1 系统的技术指标 (5)1.5.2 系统的总体构成 (5)2 Boost升压型变换器的主功率电路的设计 (5)2.1 功率因数（FC）的定义和实现方法 (5)2.1.1 功率因数的定义 (5)2.1.2 功率因数校正(PFC)实现方法 (6)2.2 有源功率因数校正校正（APFC）原理 (6)2.2.1 有源功率因数校正技术的研究现状 (6)2.2.2 有源功率因数校正原理 (7)2.2.3 有源功率因数校正技术的分类 (8)2.3 Boost升压型变换器工作原理和控制方式 (9)2.3.1 Boost变换器的工作原理 (9)2.3.2 Boost变换器常用控制方式 (11)2.4 主功率电路主要元器件的参数设计 (12)2.4.1 升压电感设计 (12)C2.4.2输出电容的选择 (13)2.4.3 功率开关与二极管 (14)3基于UC3854控制电路的设计 (14)3.1 UC3854控制器的内部结构和功能特点 (14)3.1.1 UC3854控制器的内部结构介绍 (14)3.1.2 UC3854控制器各引脚的功能 (15)3.2 UC3854控制电路各参数的设计 (17)3.2.1 UC3854中的前馈作用 (17)3.2.2 电流的感测 (18)3.2.3 峰值电流限制 (19)3.2.4 乘法器的设定 (20)3.2.5 前馈电压信号 (21)3.2.6 乘法器的输入电流 (22)3.2.7 振荡器的频率 (23)3.2.8 电流误差放大器的补偿 (23)3.2.9 电压误差放大器的补偿 (24)3.3 谐波失真预计 (25)3.3.1 谐波的产生 (25)G3.3.2 衰减量 (25)ff4结束语 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)1 绪论70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，但是电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
另外，硬件电路中电压和电流的急剧变化，使得电力电子器件承受很大的电应力，并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰(EMI)，而且情况日趋严重。
许多国家都已制定了限制谐波的国家标准，国际电气电子工程师协会(IEEE)、国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)纷纷推出了自己的谐波标准。
我国政府也分别于1984年和1993年制定了限制谐波的有关规定。
我国加入WTO后，国产家电产品将面临入世的严峻挑战。
为获得与国外同类产品同等的市场竞争地位，国家认监委在2003年5月1日以后对家电产品强制执行“3C认证”标准。
这些都迫切需要可产品化的谐波抑制和功率因数校正方案。
功率因数校正技术能够实现各种电源装置电网侧电流正弦化，使电同资源得到充分利用，基本上消除负载对电网、负载对负载之闻的高次谐波污染，净化电网。
在传统没有功率因数校正的开关整流器中，交流输入电压，经整流后，紧跟着大电容滤波，由于电容的充放电使输入电流呈脉冲波形。
这种电流谐波分量很大，造成功率因数下降。
低功率因数开关电源的使用，严重污染了电网，干扰了其它设备，增大了前级设备（如变压器、电缆传输、柴油发电机等）的功率容量，使供电系统容量至少要增大30%以上，使用户增加了投资。
对于三相四线输入，当三相负载不平衡时，零线电流会很大。
从实际运行结果来看，低功率因数的开关电源所带来的危害是很严重的，这是因为输入电流有很高的峰值，含有大量的高次谐波，不但产生严重电磁干扰，还使供电变压器产生大的电磁应力，噪音增大，铁损严重，温升剧增。
因此，在整流器设计中，认真设计好功率因数校正电路是至关重要的。
从早期的无源电路发展到现在的有源电路，从传统的线性控制方法发展到非线性控制方法，新的功率因数校正技术和拓扑电路不断涌现。
相比之下，有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，体积小、重量轻，比无源功率因数校正电路的效率要高的多。
随着功率因数校正（PFC）技术在我国的重视与应用，功率因数校正专用控制器的研究渐趋增加。
而UC3854就是解决这个问题的一种高性能功率因数校正器。
1.1 开关电源概述开关电源是指利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
电源是所有用电设备的心脏，为设备提供动力。
开关电源处于电源技术的核心地位，近十年有了突飞猛进的发展。
按目前的习惯，开关电源专指电力电子器件工作在高频开关状态下的直流电源。
目前，应用最为广泛的直流电源又三类:线性电源、开关电源和相控电源。
线性电源是开关电源的前身。
各种电子装置、许多电气控制设备的工作电源都是直流电源。
在开关电源出现之前，这些装置的工作电源都采用线性电源。
由于和线性稳压电源相比，开关电源在绝大多数性能指标上都具有很大的优势，因此，目前除了对直流输出电压的纹波要求极高的场合以外，开关电源己全面取代了线性稳压电源。
另外一种常用的直流电源是相控电源。
它的主要优点是电路简单控制方便，主要的缺点是体积大，重量重，输出滤波电感大，另外，由于其频率低，控制的响应速度很慢。
因此，只有在很大功率的应用场合才会采用。
近年来，开关电源已广泛应用于电力，通信，交通等各个领域，并取得了显著的经济效益。
随着开关器件以及磁性材料性能的不断改进，开关频率逐步提高，功率逐步增大，开关电源的性能也更加优良。
相关技术的发展和开发软件的改进，也使开关电源的研发水平大大提高。
1.2 谐波电流对电网的危害大多数通信开关电源是通过整流器和电力网相接的，在普通电力电子装置中，整流电路通常采用不控整流后接电容滤波或是晶闸管相控整流。
整流器-电容滤波电路是一种非线形元件和储能元件的组合。
虽然输入交流电压是正弦的，但输入电流是仅在交流电压波顶附近区域导通，滤波电容被整流后的电流充电，因此输入交流电严重畸变，呈脉冲状。
这种电流的基波是和输入正弦电压同相位的，故产生有功功率，但交流波形中含有较大的高次谐波，这些高次谐波与输入正弦电压既不同频也不同相。
脉冲状的输入电流，含有大量谐波，同时在AC／DC整流输入端需加滤波电路，增加了体积和成本。
（1）一方面发生“二次效应”，即电流流过线路阻抗造成谐波压降，反过来使电网电压（原来是正弦波）也发生畸变。
（2）另一方面，造成电路故障，损坏设备。
如使线路和配电压过热，谐波电流还会引起电网LC 谐振，或者高次谐波电流流过电网的高压电容，使之过流和过热而损坏。
（3）三相四线制电路中，三次谐波在中线同相位，合成中线电流很大，可能超过相电流，中线又无保护装置，会造成过热火灾，造成电器设备的损坏。
1.3 功率因数校正的意义由整流二极管和滤波电容组成的整流滤波电路应用十分普遍，价格低廉、可靠性高是它的突出优点，但是它对电网的谐波污染却十分严重，由整流二极管和滤波电容组成的整流滤波电路主要存在如下的问题：1.启动时产生很大的冲击电流，约为正常工作电流的十几倍至数十倍；2.正常工作时，由于整流二极管导通角很小，形成一个幅度很高的窄脉冲，电流波峰因数（CF）高、电流总谐波畸变率（THD）通常超过100%，同时引起电网电压波形的畸变；3.功率因数（PF）低，一般约为0.5～0.6。
开关电源的输入端通常采用由整流二极管和滤波电容组成的整流滤波电路，输入220V 交流市电整流后直接接滤波电容，以得到波形较为平滑的直流电压。
但是由整流二极管和滤波电容组成的整流滤波电路是一种非线形元件和储能元件的组合，虽然交流输入市电输入电压的波形是正弦的，但是整流器件的导通角不足180，只有很小的导通角，导致输入交流电流波形严重畸变。