150W有源功率因数校正器设计
单相有源功率因数校正电路的设计与实现
单相有源功率因数校正电路的设计与实现引言在电力系统中，功率因数是衡量电路有用功率和视在功率之间关系的一个重要参数。
功率因数不高会导致电网负荷增加、能源浪费等问题。
为了解决这些问题，我们需要设计和实现一个单相有源功率因数校正电路。
本文将详细介绍单相有源功率因数校正电路的设计原理、实现方法以及相关注意事项。
设计原理单相有源功率因数校正电路主要通过引入合适的补偿电流来改善系统的功率因数。
其基本原理是利用控制器对负载端的电流进行采样，并通过控制信号驱动逆变器输出合适的补偿电流。
具体来说，该校正电路包含以下几个主要组成部分：1.采集模块：用于采集负载端的电流信号。
2.控制模块：通过对采集到的信号进行处理，生成控制信号。
3.逆变器模块：将控制信号转换为逆变器输出的补偿电流。
4.滤波模块：对逆变器输出进行滤波处理，以确保补偿电流的稳定性。
5.反馈模块：将逆变器输出的补偿电流反馈到负载端，实现功率因数校正闭环控制。
设计步骤步骤一：采集模块设计采集模块主要用于采集负载端的电流信号。
常用的采集方法有两种：传感器式采集和非传感器式采集。
1.传感器式采集：通过电流互感器或霍尔传感器等，将负载端的交流电流转化为低频信号。
然后通过滤波和放大电路，将信号处理成微弱但具有较高精度的直流电压信号。
2.非传感器式采集：利用测量负载端两个相邻导线之间的压差来计算负载端的电流值。
这种方法不需要直接接触负载线路，可以减少对系统的干扰。
步骤二：控制模块设计控制模块主要对采集到的负载端电流信号进行处理，并生成相应的控制信号。
主要包括以下几个步骤：1.信号放大与滤波：对采集到的低频信号进行放大和滤波处理，以提高信号质量和减小干扰。
2.采样与比较：将处理后的信号与参考信号进行比较，得到误差信号。
3.控制算法：利用控制算法（如PID控制）对误差信号进行处理，生成控制信号。
步骤三：逆变器模块设计逆变器模块主要将控制模块生成的控制信号转换为逆变器输出的补偿电流。
大功率单相完全有源功率因数校正器的实现
大功率单相完全有源功率因数校正器的实现1 引言到目前为止，具有输入功率因数校正(pfc)能力的单相有源ac-dc 变换器已经发展得非常成熟，并且成功地应用到许多领域当中。
不仅能够获得非常高的输入功率因数，而且能够提供高质量的直流输出电压。
这些非常有利于提高电源的利用率，减轻电力谐波电流污染，而且有利于后级变换器的稳定工作，提高生产质量。
针对功率因数校正技术，取得如下的成绩：(1) 已经出现了几种基本的控制原理，如传统pfc原理、跟随pfc 原理和单周期控制pfc原理；(2) 出现了大量的电路拓扑和多种工作模式，包括单级变换和多级变换、有桥pfc电路和无桥pfc电路、三种导通模式(断续dcm、临界crm和连续CCm)、两种电流检测方式(平均电流和峰值电流)；(3) 出现了多种模拟控制芯片，如uc3854an/bn、l4981a/b、ncp1653d、ir1150、ucc28019、tda1688、ucc3818、l6562(固定开通时间)和l6563(固定关断时间)等等；(4) 许多控制策略都已经应用到pfc的数字控制当中，如自适应控制、d-s控制、模糊控制、遗传控制、内模控制、神经网络控制和预测控制；(5) 为了有效地降低EMI水平，开关频率调制技术已经应用到pfc 中，包括双随机调制、单随机调制和正弦半波调制等；(6) 单机pfc的功率高达6kw以上，pfc并联功率可以达到12kw；(7) 由模拟pfc控制技术逐渐向数字pfc控制发展，单机pfc的功率也高达6kw以上(8) 高效率的部分pfc逐渐大量使用，在小功率应用场合和一些特殊的高频电源应用中无源pfc仍然得到应用；(9) 单相有源pfc的输出功率有增加的趋势，适用的标准包括iec61000-3-2和iec61000-3-12，后者增加了部分权重谐波畸变率(pwhd)和短路比等概念，处理与计算更加复杂。
一些pfc的控制原理本身也具有一定的emi抑制能力。
基于TDA16888的高功率因数AC／DC变换器的设计
基于TDA16888的高功率因数AC／DC变换器的设计
宗凡;景占荣;高田
【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2005(24)10
【摘要】本文介绍了以功率因数控制芯片TDA16888为核心设计的一种宽电压输入范围、固定升压输出150W的AC／DC变换器。
文中对该变换器所用的有源功率因数校正（APFC）的原理作了详细分析。
【总页数】1页(P21-21)
【关键词】AC/DC变换器;高功率因数;设计;有源功率因数校正;输入范围;控制芯片;升压
【作者】宗凡;景占荣;高田
【作者单位】西北工业大学488#信箱,陕西西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】TN624;TM923.61
【相关文献】
1.中小容量低谐波高功率因数AC／DC（开关型）电源变换器的设计 [J], 黄晓林;余世春
2.低谐波高功率因数的AC－DC变换器设计 [J], 杨泽明;郑浪
3.基于TDA16888的高功率因数AC/DC变换器设计 [J], 宗凡;景占荣;高田
4.基于MC33262的高功率因数AC/DC变换器研制 [J], 毛明平;吴志红;陶生桂
5.高功率因数AC／DC变换器的设计 [J], 张钟嵊;祝大卫
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带PFC功能的150W双管正激恒流源设计
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计一、总体性能指标：输入交流电压范围：Vac=90Vac~260Vac ，f工频=40~60Hz；PFC输出直流电压：Vin=385~400Vdc；双管正激输出电压范围：V out=32Vdc~36Vdc；额定输出电流：Iout=4.3A；额定输出功率：Pout=150W ；（4.3A，36V LED负载）整体效率：η=90% ；二、电路总框架图图1 带PFC的双管正激式LED驱动电源电路总框图三、PFC电路设计图2：UC3854BN PFC 电路原理图 3.1 PFC 性能指标：交流输入电压范围：Vac=90Vac~260Vac ， f 工频=40~60Hz ； PFC 输出直流电压：V0=385~400Vdc ； 额定输出功率：P0=240W ； 开关频率：fs=100kHz ； 效率：η=95% ； 功率因数：PF >0.95； 3.2 PFC 升压电感的选取电感在电路中有滤波、传递和储存能量的作用，其值与纹波电流和开关频率有关，如公式（1.2.1）所示。
IN S IN L s LU DT U DL I f I ==∆∆ （1.2.1） 式中D 为占空比，fs 为开关频率，Ts 为开关周期，Uin 为输入电流，△IL 为纹波电流。
①计算输入电流的最大峰值：(min)3.93pk IN I A === （1.2.2） ②计算电感电流允许的最大纹波电流△IL ，通常取线路电流最大峰值的20%，如公式（1.2.3）所示。
0.20.2 3.930.786L pk I I A ∆==⨯=（1.2.3）③计算电感电流出现最大峰值时的占空比， 如公式（1.2.4）所示。
(min)400900.68400o IN oU D U === （1.2.4）④综合以上公式可计算电感值，如公式（1.2.5）所示。
min)3900.681.1100100.786IN s LD L mH f I ⨯===∆⨯⨯（ （1.2.5）本设计实际取1mH 。
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计设计一个带PFC功能的150W双管正激恒流源涉及到以下几个关键问题：正激拓扑选择、功率因数校正技术、控制策略、保护功能等。
本文将详细介绍如何设计一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。
一、正激拓扑选择在设计150W双管正激恒流源时，可以选择LLC谐振变换器作为正激的拓扑结构。
LLC谐振变换器具有高效率、高密度、低EMI等优势，适合用于高功率应用，同时也能够实现PFC功能。
二、功率因数校正技术在正激拓扑中实现功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）功能是非常关键的。
采用谐振变换器结构，主要通过控制输入电流时间谐振点，实现对输入电流的控制，从而提高功率因数。
三、控制策略控制策略是设计中的关键一环。
针对150W双管正激恒流源，可以引入一种基于周期延时的控制策略。
该控制策略主要包括参考电流的计算、比较器的设计以及PWM信号的生成等。
通过这种控制策略，可以有效地控制150W双管正激恒流源的输出，提高系统的稳定性和可靠性。
四、保护功能五、效率分析在设计完成之后，需要对系统的效率进行分析。
通过合理的设计和优化参数，将系统的效率提高到较高水平，实现能源的有效利用。
在整个设计过程中，需要注意一些关键参数的选择，例如输入电压范围、PWM控制频率、输出电压和电流的控制范围等。
同时，还需要注意系统输出的稳定性和可靠性。
通过以上的设计步骤和注意事项，可以实现一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。
设计出来的150W双管正激恒流源将具有高效率、稳定性和可靠性等特点，能够满足各种应用领域的需求。
150W PT功率变换器的电荷泵式PFC电路设计
Design of Charge Pump Power Factor Correction Circuit for 150W PT Power Converter 作者： 刘元超 张卫平 张晓强 张瑞
作者机构： 北方工业大学信息工程学院,北京100144
出版物刊名： 北方工业大学学报
页码： 27-31页
年卷期： 2014年 第1期
主题词： 压电变压器 电荷泵 功率因数 谐振槽路
摘要：根据压电变压器（简称PT）的电路拓扑和特点,提出了一种适用于PT功率变换器的电荷泵式功率因数校正（简称CPPFC）电路.分析了输入电流连续状态下CPPFC电路的工作原理,以及网侧功率因数状态.给出了设计方法,为计算参数提供依据.做了Pspice仿真,仿真结果证明：可以有效地提高功率因数.制作了带有CPPFC电路的变换器.实验结果表明：功率因数为0.9,线输入电流的谐波分量满足IEC 61000-3-2标准要求,母线电压为300V.。
有源功率因数校正控制电路的设计
直流 电压 。 整流器 加 电容 滤波 电路 是一 种非 线性 组 件和储 能 组件 的结 合 ， 因此 ， 虽 然输 入交 流 电压是 正
弦的， 而输入交流 电流是一个时间很短 、 峰值很高的
周 期性 尖 峰 电流 ， 波形 严重 畸 变 。 如 果去 掉输 入滤 波 电容 ， 则 输 人 电流变 为 近似 的正 弦波 ， 提 高 了输 入 侧 的功率 因数 并减 少 了输 入 电流 的谐波 ，但 是整 流 电
ｏ ｎ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ａ ｌ Ｔ ｙ ｏ ｕ ｔ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ － ｌ ｏ ｗ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ － ｕ ｐ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ， ｌ ｏ ｗ ｑ ｕ ｉ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ． Ｉ Ｃ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｈ ａ ｓ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｉ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ￣ ｏ Ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ｎｓ ａ ｏ ｆ ａ
关键词 ： 有源功率因数控制； 临界导电模式； 过压保护
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ４ ０ ２ 文献标 示 码 ： Ａ
Ｔｈ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ － ｍｏ ｄ ｅ Ｐ ＦＣ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｉ Ｃ
ＮＩ Ｅ Ｊ ｉ － ｐ ｉ ｎ ｇ
平 滑的直 流输 出 ，必须 在整 流 电路和 滤波 电容 之 间
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路是一种电路设计方案，用于调整电路功率因数，提高功率因数的数值。
传统的电路设备通常具有低功率因数，这会导致能
源浪费和电网负载过大。
有源功率因数校正电路的设计目的是使电路的功
率因数尽可能接近1，提高能源利用率和电力系统的稳定性。
直流母线电压检测模块用于检测直流母线的电压，并将其转化为电压
信号输出。
交流输入电压检测模块用于检测交流输入电压，并将其转化为
电压信号输出。
这两个模块的信号将作为输入信号输入到控制逻辑与驱动
模块。
这些输入信号将被控制逻辑模块分析处理，用于控制整流器和直流
-交流逆变器模块。
整流器模块的作用是将交流电转化为平滑的直流电，在此过程中，由
于非线性元件的存在，电流波形可能会出现畸变。
因此，需要使用滤波电
路对电流进行滤波，消除谐波，并将输出电流的波形调整为与输入电压同
频率的正弦波。
直流-交流逆变器模块的作用是将直流电转化为交流电，并将其输出。
为了使逆变器的工作更加稳定，需要使用滤波电路对输出电流进行滤波，
消除谐波，并将波形调整为与输入电压同频率的正弦波。
功率放大器输出滤波模块的作用是对功率放大器输出的电流波形进行
滤波，使其更加接近理想的正弦波，并消除谐波。
总的来说，设计有源功率因数校正电路需要综合运用电路和控制理论
的知识。
通过合理设计各个模块之间的关系和参数，可以实现对电路功率
因数的校正和调整，提高电路的能源利用率和稳定性。
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
首先，根据实际的电流和电压信号，使用运算放大器将信号放大到合
适的电压范围。
然后通过滤波电路对信号进行滤波，去除高频噪声。
接下来，将滤波后的信号输入到比较器中进行相位比较。
根据相位差
的方向和大小，通过控制电路的输出信号来调整功率因数。
在实际设计中，还需要考虑一些因素，以确保电路的稳定性和可靠性。
首先，选择合适的电流和电压采样电阻，以确保采样信号的准确性和稳定性。
其次，根据负载的特性和要求，选择合适的比较器和控制电路，以实
现所需的功率因数校正。
此外，还需要考虑电路的温度特性和工作环境的影响。
因为温度对电
阻和其他电子元件的性能有很大影响，所以在设计过程中需要采取适当的
温度补偿措施。
此外，还需要考虑电路的成本和功耗。
根据实际需求，选择合适的元
件和电路结构，以降低成本和功耗。
总之，有源功率因数校正电路的设计需要综合考虑电路的原理和性能
要求，以及实际应用的需求和经济因素。
只有在充分理解电路原理的基础上，才能设计出稳定可靠、性能优良的有源功率因数校正电路。
实现一种有源功率因数校正器的设计
实现一种有源功率因数校正器的设计
在电力电子技术及电子仪器中，所需直流电是南220 V交流电网经整流得到的。
交流电源经全波整流后，通常接一个大电容器，以得到波形较为平直的直流电压，但整流器一电容器滤波是一种非线性元件(二极管)和储能元件(电容)的组合。
由于整流电路中二极管的非线性，虽然输入交流电压ui是正弦的，但输入交流电流ii波形却产生畸变，呈脉冲状。
大量应用整流电路，要求电网供给严重畸变的非正弦电流，由此产生的谐波电流对电网产生危害，导致输入端功率因数下降。
为了减小AC—DC交流电路输入端谐波电流形成的噪声及对电网产生的谐波“污染”，保证电网供电质量，提高电网可靠性；为了提高输入端功率因数，以达到节能的效果，必须限制AC—DC 交流电路的输入端谐波电流份量。
因此体现了功率因数校正(PFC)电路的重要性。
有源功率因数校正器原理及工作特性
图1给出有源功率因数校正电路原理。
主电路由单相桥式整流器和DC—DC变换器组成，包括电压误差放大器VA，基准电压Vr，电流误差放大器CA，乘法器M及驱动器等，负载可以是开关电源。
主电路的输出电压Vo与基准电压比较后，输入给VA，整流电压Vdc 的检测值和VA的输出电压Vo信号共同加到乘法器M的输入端。
有源功率因数校正电路的设计
磁性元件磁环（ 材质为铁粉或铁硅铝合金） 的选 择通过式（ ４） 计算。
（ ４） 式中： Ｌ 为电 感 量 （ ｍＨ） ； μ为 磁 芯 有 效 磁 导 率 ； Ｎ 为线圈匝数； Ｓ 为磁芯导磁截面积（ ｃｍ２） ； Ｄ 为磁芯平均磁环直径（ ｃｍ） 。 （ ４） 电容的计算 电容一般要采用低损耗， 高纹波电流型的电解电 容， 容值 Ｃ 输 入 基 波 电 流 有 效 值 ； Ｉｒｍｓ 表 示 输 入
电流有效值；
２０世纪 ７０ 年代， 家用电器开始逐 步变频化， 出 现
创 了 电 磁 烹 任 器 、变 频 照 明 器 具 、变 频 空 调 器 、变 频 微 波
炉 、变 频 电 冰 箱 、ＩＨ（感 应 加 热）饭 堡 、变 频 洗 衣 机 等 。但
视在功率（ Ｓ） 的比值。即：
３ 有源功率因数校正电路设计
PF = P = VÁ IÁ cos φ = IÁ cosφ = γ cosφ
S VÁ I
I
孙宏：讲师
（ １）
有源功率因数校正（ ＡＰＦＣ） 法， 就是在整流器和负
载之间接一个 ＤＣ－ ＤＣ 变换器， 应用电流反馈技术， 使
输入端电流波形跟踪交流输入正弦波形， 从而把功率
很高的功率因数； 输入电流连续， 并且在 ＡＰＦＣ 开关瞬
新 间输入电流小， 易于 ＥＭＩ 滤 波； 升压电感 Ｌ 能 阻止电
压、电流的瞬变， 提高了电路的可靠性。 ３．２ 按输入电流的控制原理分 （ １） 平均电流型 如 ＭＬ４８３２、ＵＣ３８５４， 工 作 频 率 恒 定 ， 采 用 连 续 调
－２４６－ ３６０元 ／ 年 邮局订阅号： ８２－９４６
PFC级在大功率笔记本电源适配器设计中应用
PFC级在大功率笔记本电源适配器的研究与设计中的应用摘要：随着信息技术的不断飞速发展，可移动式、便携式电子产品越来越多的进入了我们的生活和工作当中，电源适配器的需求度无形间也得到了人们的重视。
与此同时新一代的笔记本电脑的功能是变得越来越强大，附带的电源需求消耗也越来越大，由此理所当然需要对笔记本电脑电源适配器做出了更强的改进。
本文在150w 笔记本电源适配器课题的研究背景下，并结合功率因数校正技术，提出了两级式方案，前级为pfc级，后级为dc/dc级。
关键词：电源适配器；两级式；功率因数校正前言：随着电源适配器不可避免的出现，越来越多的方便携带的电子产品走进了我们工作和生活的每一个环节，这里面就包含了笔记本电脑。
根据国际对谐波电流的要求，笔记本的电源适配器超过75w 的需要引入功率因数校正技术。
而本文研究的笔记本适配器为150w，也将加入功率因数校正技术。
新一代电源适配器所面临的主要难题在于：如何减小体积和重量，提高功率因数进而去提高总体效率，符合节约能源的标准。
一、150w电源适配器两级式方案的提出根据国际对谐波电流的要求，笔记本的电源适配器超过75w 的需要引入功率因数校正技术。
本文研究的笔记本适配器为150w，也必须加入功率因数校正技术。
目前来看，大概只有单级式方案和两级式方案具有pfc功能的电源适配器拓扑结果。
单级式方案是首先将dc/dc变换器与pfc变换器比较合理的集成在一个稳定的电路当中，通过这一套稳定控制电路可以同时对输入电流和输出电压进行调节。
比较下，单级式变换器算得上结构简单，成本低，这是一大优点，但是它的功率因数却偏低，电流谐波更是过大，导致动态响应速度迟钝，而且结构设计非常繁琐。
而两级式变换器是将变换器分为两级：pfc级和dc/dc级，其具有优良的性能，输入电流的总谐波失真度一般小于5%，功率因数较高可以达到0.999；动态响应速度快，本电源适配器采用两级式方案。
根据相关的研究发现下一代笔记本电脑需求的功率为90～150w 左右，故两级式150w的笔记本电源适配器方案的提出是必然趋势了。
功率因数校正电路设计
功率因数校正电路设计功率因数校正电路（Power Factor Correction Circuit）是一种用于改善电源功率因数的电路。
在交流电源中，设备的功率因数是指其消耗的有用功率与总功率的比值。
功率因数接近1时，表示设备有效地利用了电能，减少了无功功率的浪费。
而功率因数低于1时，会导致无功功率的增加，降低能源利用效率，增加电网的负荷。
无源型功率因数校正电路是通过电感元件和电容元件的串联或并联组合实现的。
串联结构一般采用谐振方式，通过调整电感和电容元件的数值以及频率，使输入电流与输入电压保持相位一致，从而提高功率因数。
并联结构则通过在输入电压和电流之间添加电感和电容元件，形成谐振回路，使电流保持相位一致。
无源型功率因数校正电路的优点是结构简单，成本低，但受到电源电压变化的影响较大，功率因数校正效果相对较差。
有源型功率因数校正电路是通过电子器件（如晶体管或功率集成电路）进行控制实现的。
控制器（Controller）通过检测输入电流和电压，生成相应的控制信号，控制电子器件的导通与关闭，实现对输入电流波形的调整和控制。
通过精确控制电流波形的相位和振幅，使输出电流与输入电压保持相位一致，从而提高功率因数。
有源型功率因数校正电路的优点是校正效果好，稳定性高，能够适应不同的输入电压和负载变化，但成本相对较高。
在实际设计中，选择合适的功率因数校正电路取决于具体的应用场景和需求。
常见的应用场景包括办公室、工厂、家庭等，需要根据电源的特点、负载的类型和要求来选择合适的校正电路。
同时还需要考虑到成本、效率、可靠性等因素进行综合评估和权衡。
总之，功率因数校正电路的设计是一项复杂的任务，需要综合考虑电源特性、负载需求和实际应用场景等多种因素，以达到提高功率因数、降低无功功率浪费的目的。
通过合理选择无源型或有源型电路，可以实现对输入电流的调整和控制，从而提高能源利用效率，减少电网的负荷，为节能和可持续发展做出贡献。
升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的设计的开题报告
升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的设计的开题报告一、研究背景AC-DC有源功率因数校正控制器是一种广泛应用于工业和商业系统的电力电子设备。
其主要功能是在电网电压波形不稳定或非正弦时，实现有功功率因数的校正，以降低电网谐波污染和变压器的过热，同时提高电力传输效率和电力质量。
本课题的研究目的是设计一种高性能的升压型AC-DC有源功率因数校正控制器，以满足现实工业和商业系统的电能质量要求。
二、研究内容1.升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的原理和架构：分析AC-DC有源功率因数校正控制器的原理和工作流程，设计升压型结构的控制器架构，包括功率因数检测器、直流母线、电容滤波器和交换电路等。
2.电气参数建模和控制策略设计：将AC-DC有源功率因数校正控制器建模为一个动态系统，并提出一种基于反馈线性化的控制策略，在满足电气参数稳定的前提下，可以使控制器输出的有功功率因数接近1。
3.硬件系统设计和实现：采用数字信号处理技术以及开关电压源逆变技术，实现升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的硬件系统设计和实现。
4.实验测试和性能分析：在实验室中对设计的升压型AC-DC有源功率因数校正控制器进行测试和性能分析，比较其实验数据和模拟仿真数据的差异，验证其控制性能和效果。
三、研究意义和应用价值1.提高电力传输效率：升压型AC-DC有源功率因数校正控制器可以通过校正功率因数，减少电网的无功功率损耗，提高电力传输效率。
2.降低谐波污染：AC-DC有源功率因数校正控制器可以通过消除电网谐波的影响，降低电力负载对电网谐波的污染，提高电力质量。
3.促进可持续发展：研究和应用升压型AC-DC有源功率因数校正控制器，可以促进电力电子技术和可持续发展之间的结合，为未来的可持续发展提供有力支持。
四、研究方法和技术路线本课题采用理论分析和实验测试相结合的方法，通过建立升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的数学模型，设计相应的控制策略和硬件系统，进行实验验证和性能分析。
如何设计一个简单的功率因数校正电路
如何设计一个简单的功率因数校正电路在电力系统中，功率因数是衡量电路效率和能源利用程度的重要指标之一。
为了提高电路的功率因数，校正电路的设计变得越来越重要。
本文将介绍如何设计一个简单而有效的功率因数校正电路。
一、功率因数校正的意义在交流电路中，功率因数是有功功率与视在功率之比的绝对值。
功率因数的值介于0到1之间，越接近1表示电路的能量利用效率越高。
而较低的功率因数可能导致能源浪费和电能质量下降。
二、校正电路的工作原理功率因数校正电路的基本原理是通过对电源输入电流进行调整，以使得负载端的功率因数接近1。
这通常是通过对电路进行补偿来实现的。
常见的校正电路有两种：被动校正电路和主动校正电路。
被动校正电路主要是通过安装补偿电阻、电容或电感来改变电路的功率因数。
而主动校正电路则利用电子器件如功率因数校正芯片等来实现校正功能。
三、设计一个简单的功率因数校正电路以下是一个简单而常见的基于补偿电容的功率因数校正电路设计：1.分析电路：首先要对电路进行分析，确定电源的电压和频率，负载的特性以及所需的功率因数校正范围。
2.计算功率因数校正电容值：根据所需校正的功率因数范围和负载的参数，使用以下公式计算所需的校正电容值：C = (Q × U) / (2π × f × cosφ)其中，C为校正电容的值，Q为所需校正的无功功率，U为电源的电压，f为电源的频率，cosφ为所需校正的功率因数。
3.选择合适的电容：根据计算结果选择一个与所需校正电容值最接近的标准电容值。
4.连接电路：将所选的电容连接到负载和电源之间，并确保电路连接正确。
5.测试和调整：连接一个功率因数表或用示波器测量电路的功率因数，并根据实际测量结果来调整电路中的元件值，以达到所需的功率因数校正效果。
四、校正电路的优化和改进除了基于补偿电容的简单功率因数校正电路外，还可以考虑其他的优化和改进方法，例如使用主动校正电路、采用数字控制技术、增加滤波电路等来提高校正效果和电路的稳定性。
有源功率因数校正
有源功率因数校正一、功率因数，这个词儿说起来是不是有点拗口？打个比方，功率因数就像是你买东西时的钱包。
如果你买了一堆东西，但钱包里没钱，能不能顺利结账？肯定不行对吧？电力系统也是一样，如果“钱包”里存的电力跟实际使用的电力不匹配，那就麻烦了。
所以，功率因数差，设备工作不高效，浪费电力，账单就飞涨，那还不心疼？而“有源功率因数校正”就是一剂良药，能帮你把功率因数给调回来，让你省下不少电费。
用最简单的话来说，就是帮电力系统调个头，让它把每一分电都用到刀刃上，别浪费了。
二、你一定知道，电力并不是单纯的“用电”这么简单。
其实在电力的世界里，有好多奇怪的现象，比如说电压和电流不是永远都同向的，有时候它们的关系就像一对不怎么合拍的舞伴。
电压和电流错开了，那就意味着电力的使用效率就打折扣。
你想想，如果电流没有完全按照电压的指示方向流动，那它流向的地方可不一定是我们需要的地方。
像是你想打个球，结果球飞到旁边去了，浪费时间浪费力气。
所以，要想让电力用得精准高效，我们就需要有源功率因数校正技术了。
这个技术的作用就是通过一些电子设备，把这些电流调节得服服帖帖，像个乖孩子一样，乖乖地朝着电压指引的方向走。
这样，电力就能更好地被“吃掉”，不浪费也不溜走。
三、说白了，功率因数差的后果可不小。
比如说，有些工厂、一些大机器设备在运转的时候，功率因数低得可怕，电表转得比风还快。
你可能没注意，电表的数字在悄悄跑，结果下个月账单一看，那可真是心惊胆战。
可是电压和电流不对劲，机器咋能发挥出最大的效能？电机转动得不够顺畅，热水器加热慢，灯泡也不亮，甚至还可能因为功率因数差出现设备损坏的情况。
简直就是坏事一箩筐！这时候，有源功率因数校正就能发挥它的神奇功效了，自动纠正电流，让电压和电流一拍即合。
这样一来，设备工作得更高效，电力消耗也减少，账单也就没那么吓人了，真的是一个双赢的局面。
四、不过说到“有源功率因数校正”，咱也得聊聊它的工作原理。
有源功率因数校正电路
有源功率因数校正电路的设计摘要将交流220V电网电压经整流后再提供直流是现实单相电源应用中较为广泛的变流方案，由于传统的二极管或晶闸管整流器会对电网产生谐波电流而危害电网，引起输入端功率因数下降，对电网造成污染；因此有源功率因数校正（APFC）技术得到了迅速的发展.它是在桥式整流器与输出电容器之间加入一个功率因数校正变换电路，它将整流器的输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，因而能将电网功率因数提高到近似为 1.交流输入电压经桥式整流后，得到全波整流电压，经DC/DC变换后，再经过控制器使线路电流的平均值能自动跟随全波整流电压基准的变化，并获得稳压的直流高电压输出，最终给负载提供直流电压源.本文通过对功率因数校正电路的现状与发展进行简单的介绍，然后讨论了什么是功率因数以及功率因数的计算、功率因数校正的原理、功率因数校正电路的种类、有源功率因数校正电路的原理以及元器件L6562的简单介绍；最后设计出基于L6562升压式有源功率因数校正电路.关键词：有源功率，升压式，L6562Active power factor correction circuit designAuthor:Wei DongLiangTutor:Pang BaoTangAbstractWill ac 220 V power grid voltage after rectifying the to provide dc is one single phase power application in reality a wide range of variable current solution because the traditional thyristor rectifier diode or will to power produce harmonic current and harm power grid, cause the input power factor drops, to power cause pollution; So active power factor correction (APFC) technology obtained a rapid development. It is in the bridge rectifiers and output capacitors to join a power transformation between circuit, it will become the input current correction rectifier voltage and the sine wave with phase, eliminate the harmonic and reactive current, so the power grid power factor improvement to approximate to 1. Exchange the input voltage bridge rectifier, have the rectifier voltage wave, then the DC/DC transform, after controller make the average of the current line can automatically follow all the wave rectifier voltage change of benchmark, and won the high voltage DC voltage output, eventually provide DC voltage source to load.This article through to power factor correction circuit of the current situation and development of simply introduced, and then discuss what the power factor and power factor of calculation, power factor correction, the principle of the power factor correction circuit, the kinds of active power factor correction circuit principle and L6562 components of simple introduction; Finally designed based on L6562 booster type active power factor correction circuit.Keywords: Active power, Boost type, L6562目录1 绪论 (1)1.1背景课题及意义 (1)1.2功率因数校正的现状及发展 (2)1.2.1功率因数校正的现状 (2)1.2.2无桥PFC电路 (2)1.2.3软开关功率因数校正电路 (3)1.3论文主要安排 (3)2 设计原理 (4)2.1功率因数 (4)2.2有源功率因数校正电路 (5)2.2.1有源功率因数校正电路的原理 (5)2.2.2有源功率因数校正电路的分类 (6)2.2.3升压式有源功率因数校正电路的分析 (10)3.元器件的选择 (14)3.1L6562简介 (14)3.2L6562芯片电路图 (16)4.电路的设计 (17)4.1基于L6562的B OOST-APFC电源电路 (17)4.2B OOST-APFC电感的设计 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)1 绪论1.1背景课题及意义伴随着我国经济的发展，现代工业得到快速发展，各种各样的换电流设备使用越来越多、容量也越来越大，再加上一些非线性电设备也接入到电网，将其产生的谐波电流注入到电网中，使公用电网的电压波形发生畸变，严重地污染了电网的环境，造成电能质量下降，也严重地威胁着电网中各种电气设备的安全运行，因此必须限制高次谐波污染，国内外电气组织先后制定了相关标准，我国国家技术监督局1993年颁布GB/T14549-93电能质量公用电网谐波，国际电工委员会1998年也制定了IEC6100-3-2标准.目前常用的解决电力电子设备谐波污染问题的方法有两种：1.对电网采用滤波补偿；2.对电力电子设备本身进行改造，即进行功率因数校正.两者相比较，功率因数校正能够更有效地消除整流装置的谐波，具有更广泛的前景，已经成为电力电子技术的一个重要的研究方向.谐波对电网的影响：1、谐波会导致电源的有功功率降低，功率因数会降低，负载上的实际功率也会随着降低；2、谐波会引起电磁干扰和射频干扰，导致一些精密电子设备（包括电子式电能表），不能正常工作，甚至会毁坏；3、谐波将引起线路欧姆热，导致整流器过热效率下降，也会引起设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备；4、谐波电流的存在会引起电网电压的畸变，并可能引发振荡，引起电网和用电设备的安全；5、谐波将会引起继电保护装置误动或拒动，从而直接危及电网的安全运行；6、为了弥补谐波的存在造成的附加损耗，必须增加电器、导线等的容量，从而增加了投资费用；为了减少谐波的污染，提高功率因数，设计基于L6562升压式有源功率因数校正电路，使功率因数大于0.95.1.2 功率因数校正的现状与发展1.2.1 功率因数校正的现状目前功率因数校正主要有两种方法：无源功率因数校正和有源功率因数校正.无源功率因数校正技术是指在整流电路中用LC滤波器来增大整流桥导通角，从而降低电流谐波来提高功率因数.无源功率因数校正达到的功率因数没有有源功率因数校正的高，但是比较简单，与有源功率因数校正相比比较经济，因而这种技术在中小容量的电子设备中被广泛采用.有源功率因数校正是就是通过功率因数调节装置，使电网输入电流波形完全跟踪电网输入电压波形的变化，并且保持输入电流和电压波形同相位.有源功率因数校正有体积小、重量轻、功率因数可接近1等优点.无缘功率因数和有源功率因数有不同的优势，本文的技术要求比较高，因此本文主要针对有源功率因数校正进行论述.1.2.2 无桥PFC电路无桥PFC电路用单个的变换器代替传统的由四个二极管组成的前级整流桥＋升压式PFC电路，实现AC－DC和PFC两个任务.这个电路实际上是一个双升压式电路.无桥是目前高性能功率因数校正电路研究的一个方向，图1.1为无桥PFC拓扑图.图1.1无桥PFC电路无桥PFC电路有两种工作模式：1. 开关管S1和S2同时开通或关断.电压源有正半波和负半波组成，在电源的负半波，S2导通时，电源通过S2和S1的寄生二极管对电感LB充电，S2关断时，电感通过D2、RL和S1的寄生二极管放电，该电路变成一升压式电路.当电压源在正半波时，S1导通时，电源通过S1和S2的寄生二极管对电感LB充电，S1关断时，电感通过D1、RL和S2的寄生二极管放电，该电路变成另外一升压电路.在电源的负半波，S2导通时，电源通过S2和S1的寄生二极管对电感LB充电，S2关断，电感通过D2、RL和S1的寄生二极管放电，这是另一升压式电路.2.当工作模式是：在电源的正半波，S1高频工作，S2则直通.电感LB，S1，D1和负载构成一个升压式电路.在电源的负半波，S2处于高频工作，S1处于直通.S2，D2和负载构成另一个升压式电路.第二种工作模式与第一种相比较模式控制较为简单.1.2.3 软开关功率因数校正电路改进大功率升压式电路的性能近几年在国内是比较热门的，主要集中在如何减少升压式boost电路中的二极管的反向恢复损耗和MOSFET的开通损耗，从而达到提高转换效率和减少电磁干扰的目的.升压式boost电路，输出电压总是比输入电压要大，假如输入电压为100－270V时，则输出为370－420V.在高频电力电子PFC电路中，功率二极管一般采用快恢复二极管，快恢复二极管是一种具有开关特性好、反向恢复时间较短的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用. 快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片.因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，耐压值较高.软开关功率因数校正电路有很多的拓扑电路，将存在的电路统一整理，并区分不同拓扑电路的优缺点，将是研究的方向.1.3论文主要安排本文首先分析了目前国家电网存在谐波，功率低等问题，及功率因数的现状及发展，在第二章中提出功率因数校正电路的原理及分类，第三，四章介绍了元器件和提出技术指标，并最终设计出基于L6562升压式有源功率因数校正电路.2 设计原理2.1 功率因数功率因数（PF ）是指交流输入有功功率（P ）与输入视在功率（S ）的比值.1111cos cos ms msU I COS I P PF S U I I φφγφ==== （2.1） （2.1）式中：U 1：单位为伏特，表示电网电压有效值；γ：表示输入电流失真系数；I ms ：单位为安培（A ），表示为输入电流有效值；I 1：单位为安培（A ），表示输入基波电流有效值；cos φ：表示基波电流和基波电压之间的相移因数；由式子（2.1）可知功率因数也可以定义为输入电流失真系数（γ）和基波电压与基波电流相移（cos φ）的乘积，功率因数的高低跟γ、cos φ有关系，增大γ，cos φ可以提高功率因数.由式子（2.1）可知，PF 由电流失真系数γ和cos φ决定.当γ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，会对电网造成谐波污染.当cos φ低时，则表示用电气设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大.PF 与总的谐波畸变率THD 的关系如下：1111cos cos ms ms V I I P PF S V I I φφ==== (2.2)1THD =(2.3)= (2.4)PF φ=即 (2.5)有式子（2.5）可知，THD 对功率因数的影响，THD 越大，功率因数越低，THD 越小，功率因数越高，提高功率因数可以通过减小 THD 来达到.功率因数校正技术分为无源和有源两种，无源功率因数校正的性能比较差，达不到很好的效果，本文技术要求是功率因数大于等于0.95，因此本文只针对有源功率因数校正APFC 技术做探讨.有源功率因数校正APFC 技术的基本思想：将输入的交流进行全波整流，在整流电路与滤波电容之间加入DC/DC 变换，通过适当控制使输入电流的波形自动跟随输入电压的波形，即使整流器的输出电流跟随它输出直流脉动电压波形，且要保持贮能电容电压稳定，从而实现稳压输出和单位功率因数输入.有源功率因数校正APFC 技术，从其实现方法上来讲，就是通过功率因数调节装置，使电网输入电流波形完全跟踪电网输入电压波形的变化，并且保持输入电流和电压波形同相位，从而使得无论负载性质如何，从输入端看，负载取用的都是有用功率，是功率因数能够接近于1.由于APFC 使得电网端的功率因数接近1，减小了输入电流，降低了配电输入线的损耗，消除了用电装置的谐波分量对电网的污染，本身的工作会产生非线性，引起电网电压、电流畸变的电力电子装置，增加功率因数校正部分对电网带来的效益是明显的，但是用电器本身则会增大体积提高成本.2.2 有源功率因数校正电路2.2.1 有源功率因数校正电路的原理有源功率因数校正主要是在整流滤波和DC/DC 功率级之间串入一个有源PFC 作为前置级，用于提高功率因数和实现DC/DC级输入的预稳，用作PFC电路的功率级基本上是升压型Boost变换器，它具有效率高、电路简单、适用电源功率高等优点.有源功率因数校正电路的思想为：选择输入电压作为参考信号，使得输入电流跟踪参考信号，实现输入电流的低频分量与输入电压为一个近似的同频同相的正弦波，以提高功率因数和抑制谐波.有源功率因数校正电路原理图为图2.1.主电路由单相桥式整流器和DC—DC变换器组成，包括电压误差放大器V A，基准电压，电流误差放大器CA，乘法器M及驱动器等部分，负载可以是开关电源，也可以为电器.图2.1 有源功率因数校正电路的原理主电路的输出电压V o与基准电压比较后，再输入给V A，整流电压V dc的检测值和V A的输出电压V o信号共同加到乘法器M的输入端.M的输出作为电流反馈控制的基准信号，与开关电流i S检测值比较后，经过CA加到逻辑及驱动器上，用以控制开关VT r 的通断，使输入电流i i与V dc的波形基本一致，从而大大减少了电流谐波，提高了输入功率因数，从而保持了V o的恒定.2.2.2 有源功率因数校正电路的分类有源功率因数校正电路按电流模式可以分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类.其中，连续电流模式控制型主要有升压型（Boost）、降压型（Buck）、升降压型（Buck－Boost）三种；非连续电流模式控制型有正激型（Forward）、反激型（Fly back）两种；它们有不同的优缺点，通过对不同类型的分析，最后选择升压式做为重点研究对象，下面对上述电流模式的工作原理做简单的介绍.1、升压型PFC电路图2.2为升压型PFC主电路，工作过程主要分两种：1.开关管Q导通时，电流I L流过电感线圈L，电感线圈处于未饱和状态时，此时的电感开始以磁能的形式储存电能，电容放电给负载提供能量，图中的R为负载；2.开关管Q截止时，L自感电动势V L与电源V IN 的电流方向相同，此时V L与电源V IN 串联给电容以及负载供电.图2.2升压型PFC主电路该电路的优点是：（1）输入电流是指电感电流，操作上容易调节，在工作过程中处于连续的状态，在整个输入电压的正弦周期内都可以调制，可以得到很高的功率因数.（2）开关管栅极驱动信号地与输出共地，驱动起来比较简单；（3）开关管的电流峰值较小，对输入电压变化具有很强的适应性，适合用在电压变化比较大的电网场所.主要缺点：输出电压比较高，开关管对输出不能实现短路保护的功能.2、降压型PFC电路图2.3是降压型PFC电路，工作过程主要有两种：1.当开关管Q导通时，二极管D 处于截止状态，电流I L流过电感线圈，电感线圈处于未饱和状态时，电流I L线性增加，储存电能；2.当开关管Q关断时，L将会产生自感电动势，向电容和负载供电.因为变换器输出电压总是小于电源电压，故称为降压变换器.图2.3降压型PFC主电路该电路的主要优点是：开关管具有很弱的电压适应能力，假如后面的电路发生短路，可以起到一定的短路保护，该优点是升压式PFC没有的.该电路的主要缺点是：只有输人电压高于输出电压时，降压式PFC电路才能参加工作，在每个正弦周期中，该电路有一段因输人电压低而不能正常工作，输出电压较低，在相同功率等级时，后级DC／DC变换器电流应力较大；与升压式PFC相比，开关管门极驱动信号与输出地端不同，驱动较为复杂，再加上输人电流存在断续的情况，功率因数不是很高，应用较少.3、升降压型PFC电路图2.4为升降压型PFC电路，其工作过程有两种状态：1.当开关管Q处于导通时，电流IIN流过电感线圈，二极管处于截止状态，电容C放电为负载提供能量，电感L 处于储能状态；2.当开关管Q处于断开时，IL有减小趋势，L中产生的自感电动势使二极管D处于导通状态，L开始释放其储存的能量，对电容C和负载供电.图2.4升降压型PFC主电路该电路的优点：可以对输人电压升压和降压，适用范围比较广，集合了升压式和降压式PFC的一些优点；电路输出电压选择范围较大，可根据一级的不同要求设计；电路中的开关管可实现输出短路保护的功能.该电路的主要缺点有：开关管要有很强的电压应力，因为开关管的电压为输入电压与输出电压的和；由于在每个开关周期中，输入电流只有在开关管处于导通状态下才会有，峰值电流变的比较大；因此驱动起来比较复杂；因为输出电压极性与输入电压的极性是相反的，后级逆变电路比较难设计，因此在现实应用中比较少.4、正激型PFC电路图2.5为正激型PFC电路，工作状态有两种：1.当开关管Q处于导通时，二级管D1处于正偏导通，D2处于截止状态，电源向负载提供能量，输出电感L处于储能状态.当开关管Q处于关断时，电感L储存的能量通过二极管D2，向负载释放电能，电容C 处于充电状态.该电路的磁通是单向累积的，在电路中需要设计磁复位.图2.5正激型PFC主电路这种电路的优点是功率级的电路设计比较简单，缺点是电感中的能量要通过磁复位回路来释放.5、反激型PFC电路图2.6为反激型PFC电路，工作状态有两种：1.当开关管Q处于导通时，输入电压加到高频变压器B1的原边绕组上，由于B1副边整流二极管D1反接，副边绕组中没有电流流过，此时，电容C放电向负载提供能量.当开关管Q关断时，绕组上的电压极性反向，二极管D1正偏导通，储存在变压器中的能量通过二极管D1向负载释放.这种电路的优点是功率级电路简单，且具有过载保护功能.图2.6反激型PFC主电路2.2.3 升压式有源功率因数校正电路的分析有源功率因数校正技术的思路，主要是通过控制整流后的电流，在对滤波大电容充电之前，能够与整流后的电压波形相位相同，避免引起电流脉冲的形成，达到提高功率因数的目的.1、升压式Boost电路的基本原理升压式Boost电路按电流区分有三种工作模式分别为：连续模式、断续模式、临界模式.图2.7为升压式Boost电路拓扑.图中的Vcont是指功率开关MOSFET的控制信号，VI是指MOSFET两端的电压，ID是指流过二极管D的电流.MOSFET有两种状态；1.当开关管T处于导通时，电流IL流过电感线圈L，在电感线圈处于未饱和状态时，电流线性逐渐增加，电感线圈以磁能的形式储存电能，二极管D处于截止状态，电容Cout 储存的能量将会释放，为负载提供能量.2.当开关管T处于断开时，线圈储存的磁能将改变线圈L两端的电压VL，以保持其电流IL不发生突变.电源Vin与线圈L转化的电压相串联，以高于输出的电压向电容和负载供电.如图2所示是其电压和电流的关系图.图2.7 Boost 电路拓扑电压和电流的关系如图2.8所示.图2.8 Boost 电路的电压与电流的关系分析图2.8，可得：in 1111()()L out in I V t V V T t L L ∆==-- (2.6) (2.7) 升压式Boost 连续模式和临界模式下的基本公式为式(2.7) .2、临界状态下的Boost-APFC 电路设计基于L6562的临界工作模式下的Boost-APFC 电路的典型拓扑结构如图2.9所示，图2.10所示是其APFC 工作原理波形图.图2.9 Boost—APFC控制框图图2.10 临界APFC工作原理波形图升压式Boost实现高功率因数的原理是让整流后的输入电流跟踪输入电压，使能够获得期望的输出电压.控制电路所需的参量有即时输入电压、输入电流以及输出电压.乘法器与输入电流控制部分和输出电压控制部分相连接，使输出的信号为正弦信号.假如输出电压偏离了期望值，如输出电压发生跌落时，电压控制环节的输出电压将会增加，使乘法器的输出也相应随着增加，从而达到使输入电流有效值也相应地随着增加，使能够提供足够的能量.在临近状态控制模型中，输入电流的有效值是由输出电压控制环节实现调制，而输入电流控制环节使输入电流能够保持正弦规律变化，从而达到跟踪输入电压的目的.本文在基于此类控制模型下，采用ST公司的L6562作为控制芯片，给出了Boost-APFC电路的设计方法.3 元器件的选择3.1 L6562简介图3.1是L6562芯片的元器件，图3.2是L6562芯片的引脚图.DIP-8图3.1 L6562芯片INV ZCDCOMP GNDMULT GDCS V CC图3-2 L6562引脚图1脚（INV）：误差放大器反向输入端.PFC输出电压分压电阻分压后送入该引脚.2脚（COMP）：误差放大器输出端.补偿网络设置在该脚与INV端（1脚），以完成电压控制环路的稳定性和保证有高的PF值与低的谐波失真（THD）.3脚（MULT）：乘法器输入端.该引脚通过分压电阻分压，连接到整流器整流电压提供基准的正弦电压给电流环.4脚（CS）：输入到PWM比较器.MOSFET管电流流过取样电阻，在电阻产生电降，该电压与内部的正弦电压形成基准信号，与乘法器比较来决定MOSFET的关闭.5脚（ZCD）：升压电感去磁侦测输入端.工作在临界传导模式，用负极性信号的后沿来触发MOSFET的导通.6脚（GND）：控制电路的地端.栅极驱动和信号回路的通路都应该汇集到该地引脚端.7脚（GD）：栅极驱动输出.图腾柱输出能直接驱动MOSFET管或IGBT管，对源极峰值推动电流是600mA，吸收电流时800mA.该脚的驱动电压被钳制在12V左右，避免因CCU电压过高而使驱动电压也升高.8脚（VCC）：电压供给IC内部信号与栅极驱动，供电电压能够被限制在22V以下.L6562是在临界电流模式状态下工作的.升压电感L的电流逐渐减小到零时，能够检测到电感两端的电压极性同时发生变化变号，零电流检测器才能够打开外部的MOSFET.为了防止发生虚假触发，电路提供了0.5V的滞后电压.ZCD端输入电压的门限值设为1.8～2.3V，输入电流为2μA ，禁止阈值为200mV，箝位电压为5.7V.为了改进THD的恶化，在L6562的内部乘法器单元中，专门嵌入了TD最优化电路.改进后的电路能够处理AC线路电压过零附近时积聚的能量，从而使桥整流器后的高频滤波器电容能够充分放电，达到减小交越失真，从而降低THD的目的.综合高线性乘法器中的THD最优化电路，L6562允许在误差放大器反相输入端INV 脚和输出端COMP脚之间连接RC串联补偿网络，减小放大器输出波纹和乘法器输出的高次谐波的误差.L6562性能与L6561，L6560相比较有明显的提升，但制作的成本并没有增加.3.2 L6562芯片原理框图图3.3为芯片L6562的原理框图.图3.3 L6562芯片原理框图4 电路的设计4.1基于L6562的Boost-APFC电源电路本文的设计是基于临界状态下，采用的是ST公司的L6562作为控制芯片，设计出升压式有源功率因数校正电路.图4.1给出了由L6562构成的APFC的电路图.图中的C1、C2、L1构成双π抗电磁干扰滤波器，输入的交流电经整流桥整流后变换为正弦全波直流脉动，作为升压式Boost 电路的输入；电容C3的作用是为了滤除电感电流中的高频信号，降低输入电流中存在的谐波含量；整流后的正弦全波直流电压经过电阻R1和R2构成的电阻分压网络，然后通过3脚输入到乘法器，是用来确定输入电压的波形与相位，电容C4的大小为0.01uF，是用以滤除3号脚的高频干扰信号；PFC的变换器直流输出电压V0经过R8、R9分压反馈到1号脚误差放大器的反相端.升压式Boost电感L的一个副绕组，用作初级电感的高灵敏度的传感器，将初级电感的高频电流传送到R4转换为电压信号，给5号脚以过电流检测信号.芯片的驱动信号通过电阻R5连接到MOS管的栅极；电阻R7作为电感电流的检测电阻，用以采样电感电流的上升沿MOS管的电流，电阻R7一端接地，另一接在MOS管的源极，同时经电阻R6连接到芯片的4号脚；电阻R9和R8不仅构成电阻分压网络，也形成输出电压的负反馈回路；电容C6连接于芯片1、2脚之间，组成电压环的补偿网络.图4.1 基于L6562的Boost-APFC 电源电路4.2 Boost-APFC 电感的设计 升压式Boost 电感，采用AP 法则，原理是首先根据设计要求计算所需电感：20(min)0(2)2ims ims sw i V V V L f p V -= (4.1)式中，Virms 为输入电压有效值；Vo 为输出电压，fsw(min)为MOS 管的最小工作频率，通常在20kHz 以上；Pi 为输入功率.计算要求的AP 值为：6()()max 10_L rms L pk u C LI I AP req k B J δ-⨯=(4.2)式中，Ku 为磁芯窗口利用率，Jc 为电流密度，IL(pk)为电感电流峰值.有式子(4.2)式的计算结果可选择磁芯的AP 值(大于AP_req ，AP=AeAw ，单位为m ^4).然后根据所选磁芯来计算原边匝数及所需气隙.副边匝数一般按10：1的比例选取.。
1.5kW有源功率因数校正器的设计
1.5kW有源功率因数校正器的设计
羊彦;金雍;武小娟
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2004(038)001
【摘要】讨论了一种输出功率为1.5 kW的APFC系统的设计问题,给出了实际的设计方案、参数的计算结果、具体制作和调试等.经实验证明,推荐电路设计合理、性能好、应用前景广阔.
【总页数】3页(P48-50)
【作者】羊彦;金雍;武小娟
【作者单位】西北工业大学,陕西,西安,710072;西北工业大学,陕西,西安,710072;国营514厂,陕西,西安,710077
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
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单相有源功率因数校正电路的设计与仿真研究(一)
单相有源功率因数校正电路的设计与仿真研究(一)
单相有源功率因数校正电路的设计与仿真
研究背景
•介绍单相有源功率因数校正电路的背景和意义
•引出研究问题和目的
研究方法
•说明使用的研究方法或途径
•提及相关工具和材料
电路设计原理
•介绍单相有源功率因数校正电路的原理
•解释功率因数的概念和重要性
设计步骤
1.确定电路的输入和输出要求
2.选择合适的电路拓扑结构
3.计算所需的元件参数
4.绘制电路图并进行仿真
电路仿真
•详细说明所采用的仿真软件和仿真设置
•分析仿真结果并对比设计要求
结果讨论
•对设计结果进行分析和讨论
•比较不同参数对电路性能的影响
结论
•总结研究结果和结论
•提出进一步改进和研究的建议
参考文献
•列举所使用的参考文献
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【 ｅ ｏ ｓ ｈｒ ｏｉ ｐｗｒａｔ ； ｉ ａｃｎｕｔｎｍ ｄ ；ｉ ｏａｅ Ｋ ｙ ｒ 】 ａ ｎ ；ｏ ｅ ｆ ｏ ｃ ｔｌ ｏｄｃｏ ｏｅｗｄ ｖｌｇ ｗ ｄ ｍ ｃ ｃ ｒ ｒｉ ｃ ｉ ｅ ｔ
如 图 １设 计 功 率 电感 的辅 助 绕 组 为 过 零 检 测 ， 辅助绕组。在 ＭＯ Ｆ Ｔ开通时 ， ＳＥ 电流流 过功率 电
感， 辅助绕组上的电压为负值 ， 其与输入的交流电压 成比例 ， 当内部斜波信号大于跨导误差放大器输 出 信号 时 ， ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ关 断 ， 助 绕 组 上 的 电压 变 为 正 辅 值， 流过 功率 电感 电流 变小 ， 功率 电感 两端 电压 及零 电流检测电路输出电压都相应降低 ， 当零电流检测
Ｄｅ ｉｎ ｏ ０ ｔｖ ｗｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｔｏ ｓｇ ｎ １ Ｗ Ａｃ ｉ ｅＰｏ ｒＦａ ｔ ｒ Ｃｏ ｒ ｃ ｉｎ ５
ＣＵＩ ｉ－ ｎ， Ｉｔｔ ＺＨＵ ａ －ａ ６ ｍｉ Ｌ ｅ ， Ｘｉ ｎ ｔｏ Ｊｔ
【 ｂｔ ｃ Ｉ ｄｒｏ ｅｕｅ ｒ ｕｔ ｉ ｕ ｈｒ ｏｉ ａｄｉｐ ｖ ｏ ｅ ｆ ｔ ， ｈ ｒｃ ｒ ｅｔａａ ｉ ｏ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｎ ｒｅ ｔ ｒ ｃ ｐ ｄｃ ’ｎ ｔ ａ ｎ ｒ ｅ ｗ ｒａ ｏ ｔｓ ｔｌｐｅ ｎｓ ｔｅ ｗ ｒ ｒ 】 ｏ ｄ ｏ ｓ ｐ ｍ ｃ ｎ ｍ ｏ ｐ ｃ ｒ ｉａ ｉｅ ｓ ｃｖ ｐ
２１ ０ ０年 ４月
廊 坊师范学院学报（ 自然 科 学 版 ） Ｊｕｎ ｏ ａｇａ ｇＴ ａｈｒ Ｃ ￣ ｇ（ ａｕｎ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒ￣ ｆＬ ｎｆｎ ｅｃ ｅ ｏ ｅｅＮ ｔｒａ Ｓｉ ｃ ｄｔ ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ
Ａｐ ２ ０ ｒ． ０１
第 １ 卷第 ２ ０ 期
校正 电路 ， 出了电路参数设计 ， 给 搭建 了样机 ， 实现 了 １０ ６ Ｖ～２ ４ ６ Ｖ宽 电压 输入 ， 功率 因数 Ｐ ≥０ ９ ５ 总谐波 畸变 Ｆ ．８ ， 因数 Ｔ Ｄ＜１ ％， Ｈ ０ 效率≥９ ． ％， ３ ５ 电路可靠工作 。
【 关键词 】 谐波 ； 功率 因数 ； 临界导通模 式； 电压 宽
ｆｃ ｏ ｏ ｒｃ ｉｎ ｃｒｕ ｔｕ ｉ ｇ Ｆ ａ ｔ ｒｃ ｒ ｅ ｔ ｉｃ ｉ ｓｎ ＡＮ ５ ９，ｗｈｃ ｐ ｒ ｔ ｓｉ ｈ ｒ ｉａ ｏ ｄ ｃｉ ｎ ｍｏ ｅ ｏ ７ ２ ｉｈ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｔ ｌｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ，Ｔｈｓ ｐ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｃｒｕ ｔ ｉ ｃ ｏ ｉ ａ ｅ ｒｓｎｓ ｈ ｉ ｉ ｃ ａ ｄ ｅ ｔ ｂｉｈ ｓａ ｓ ｍｐ ｅ ｔ ｅ ｏ ｐ ｔ ｐ ｗｅ ｆ ｔ ｅ ｃｒ ｕ ｔｉ １ ０ ， １ ０ ～ ２ ４ ｄ ｏ ｔ ｇ ａ ｇ ｎ ｕ ｓ ａ ｈｅ ｅ ， ｎ ｓａ ｌ ｅ ａ ｌ ， ｈ ｕ ｕ ｏ ｒ ｏ ｈ ｉ ｉ ｓ ５ Ｗ ｓ ｃ ６ Ｖ ６ Ｖ ｗｉ ｅ ｖ ｌ ｅ ｒ ｎ ｅ ｉ ｐ ｔｉ ｃ ｉｖ ｄ ａ ｐ ｗｅ ｃ ｏ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ０． ８ ｏ ｒｆ ｔ ｒｉ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｔ ９ ５， ｔ ｔ ａ ｍｏ ｉ ｄｓｏ ｔ ｎ ｉ ｒｄ ｃ ｄ ｔ ０ ，ｅ ｃｅ ｃ ｓ ｉ ｈ ｇ ｅ ｈ ｎ ９ ５ ． ａ ｓ ｏ ａ ｈ ｒ ｎｃ ｉｔ ｒｉ ｓ ｅ ｕ ｅ ｏ １ ％ ｌ ｏ ｉ ｆ ｉｎ ｙ ｉ ｓ ｉ ｈ ｒ ｔ ａ ３． ％
通 时 间控 制 方法 （ ａｉ ｌ ｏ —ｍｅｃｎｒｌ ｅｈｄ ， ｖｒ ｂｅ ｎｔ ｏｔ ｔｏ ） ａ ｉ ｏｍ
工作效率高 ， 总体谐波失真性能好 ， 工作原理图如图
１ 所示 。
遍， 价格低廉 、 可靠性高 ， 但是它对电网的谐波 电流
污 染却 十分严 重 ， 主要存 在 问题有 ： 动时 产生很 大 启 的冲击 电流 ， 约为 正常工 作 电流 的十几 倍至 数 十倍 ； 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 高 、 电流 总谐波 畸 变率 通 常超 过 １０ ， 时 引起 电 网 电 压 波形 的 畸 ０％ 同
［ 中图分类号］Ｔ ２ Ｍ９ ［ 文献标 识码］Ａ ［ 文章编号 ］１７ ６４—３ ２ （０ ０ ０ ２ ９２ １ ）２—０ ６ ０ ３—０ ３
１ 引 言
二 极管 和 电容组成 的整 流滤 波 电路应 用 十分普
有 源功 率 因数校 正控 制 芯 片 Ｆ ７ ２ ， ＡＮ ５ ９ 采用 可 变导
电路 输入 端 Ｚ Ｄ电压降低 到 １４ Ｃ ．Ｖ时 ， ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ重
变； 功率因数低 ， 一般约为 ０５ ０６ ． — ．。
脉 冲状 的输入 电流 含 有 大量 谐 波 成 分 ， 中只 其 有基 波 电流才 能做 功 ， 量 谐 波 电 流倒 流 人 电 网会 大 对 电网造成 “ 染 ” 由此 可见 ， 污 ， 电路 产生 的输 入 电流 高次 谐波成 分 不容 忽视 ， 此 功率 因数 校 正 技术 的 因
Ｖ Ｏ ． ０ Ｎｏ． １１ ２
１ ０ 有 源 功 率 因 数 校 正 器 设 计 ５Ｗ
崔佳 民 ， 李
【 摘
蕾， 朱先桃
（ 浙江水利水 电专科学校 ， 浙江 杭州 ３ ０ １ ） １０ ８
要】 为 降低产 品输入谐 波含 量， 提高功率 因数 ， 计 了基于 Ｆ Ｎ ５９的 １０ 临界 导通模 式有源功率 因数 设 Ａ ７２ ５Ｗ