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Boost 型功率因数校正电路 研究与设计

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  • 日期: 2020-08-29
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标签: Boost功率因数校正

随着各类供电系统技术水平的提高,各种谐波对电网的污染也变得日益严重,人们对于谐波污染越来越关注。为了改善电网质量,满足日益增大的对绿色能源的要求,提高电能利用率,功率因数校正(PFC)技术成为电源管理领域的核心技术。随着PFC技术越来越广泛地应用于电源管理、电动汽车、荧光灯镇流器等领域,PFC技术的研究越来越关键,对功率因数校正电路特别是其控制芯片的性能要求也越来越高。

本文首先分析了功率因数校正基本原理,在比较几种PFC主电路拓扑结构和控制方式优缺点的基础上,结合中等功率电器功率因数校正的应用环境,确定了外围电路拓扑结构和控制芯片策略分别为boost(升压型)拓扑结构和临界导通控制模式。接着进行了控制芯片和基于系统设计指标的PFC外围电路设计。

然后对芯片内部模块进行了电路具体实现,本文设计的控制芯片集成可编程过压保护、可编程限流保护等多种保护电路,内设待机功能和自启动电路,通过脉冲宽度调制和零电流检测电路实现了临界导通模式控制策略,固定升压输出。基于0.4μmBCD工艺,对所设计的PFC电路进行了仿真验证。最后进行了控制芯片版图设计和流片测试。

根据整体电路仿真,输入电流接近正弦波并与输入电压同相位,实现了功率因数校正的目的,功率因数约为0.996;在12V供电电压下,控制芯片静态功耗约为31mW。芯片己经成功流片,面积为1.186mm×1.172mm,欠压锁存、零电流检测、脉冲宽度调制等芯片功能测试基本符合预期目标。直流参数测试结果符合设计目标。根据所设计的控制芯片搭建了低压boostPFC电路测试,电路正常工作。

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