基于UC3854功率校正电路设计

本科毕业生论文答辩信息科学与工程学院指导老师：报告人：班级：——基于UC3854的功率因数校正电路设计与实现本设计所要完成的任务和预期目标•1.认真研读UC3854的数据手册。•2.用DXP设计出电路设计图纸以及制版图纸。•3.焊接硬件电路并调试硬件电路。•4.借助设备获得功率因数校正电路的数据并理论分析。项目安排起始时间完成时间工作安排2014.3.32014.3.9提交毕业设计任务书.2014.3.102014.3.16熟悉并且练习掌握DXP工程文件的建立；2014.3.172014.3.23准备开题报告文档和PPT;认真研读uc3854的数据手册，了解其功能；2014.3.242014.4.13查阅资料设计uc3854功率校正的图纸；2014.4.142014.5.4用DXP画出电路设计图纸以及制版图纸。；2014.5.52014.5.18完成硬件设备的连接，制作电路板；2014.5.192014.5.20对设计电路进行数据测试并采集数据。2014.5.212014.6.3撰写、修改论文，参加毕业答辩已完成的任务•完成了任务书的填写•阅读了关于uc3854的数据手册•设计出了uc3854功率校正电路图的设计•已熟悉dxp软件的使用方法•完成了用DXP设计出电路设计图纸以及制版图纸。•购买元器件•焊接硬件电路并调试硬件电路•借助设备获得功率因数校正电路的数据并理论分析•撰写、修改论文，参加毕业答辩UC3854介绍•概述•各引脚功能•构成•内部结构•性能•设计特点•极限工作条件•功率级应用范围UC3854介绍-概述•1994年底UC公司推出了UC3854。•UC3854为电源提供有源功率因素校正，它能按正弦的电网电压来牵制非正弦的电流变化，该器件能最佳的利用供电电流使电网电流失真减到最小，执行所有PFC的功能UC3854介绍-各引脚功能UC3854各引脚功能•引脚1(Gnd)：所有的电压测量都以Gnd脚的地电平为参考基准.•引脚2(PKLMT):峰值电流限制脚.•引脚3(CAOut):电流误差放大器输出脚.•引脚4(Isense):电流误差放大器反向输入端•引脚5(MultOut):乘法器输出端和电流误差放大器正向输入端.•引脚6(Iac):交流电流输入端.•引脚7(VAOut):电压放大器输出.•引脚8(Vrms):电网电压有效值端.UC3854介绍-各引脚功能•引脚9(Vref):电压基准输出端.•引脚10(ENA):使能控制端.•引脚11(Vsense):电压放大器的反向输入端.•引脚12(Rset):振荡器充电电流和乘法器电流限制设置端•引脚13(SS):软启动端.•引脚14(Ct):振荡器电容器设置端.•引脚15(Vcc):正极性电源电压.•引脚16(GTDrv):栅极驱动.UC3854介绍-主要构成UC3854的主要构成•电压误差放大器•电网预置器（前馈电压）•模拟乘法器•电流误差放大器•三角波振荡器•PWM比较器•RS触发器•与MOSFET兼容的栅极驱动器•7.5V参考电压•欠压比较器•过流比较器•软启动逻辑UC3854介绍-内部结构•电压误差放大器UC3854介绍-内部结构•模拟乘法器UC3854介绍-内部结构•RS触发器UC3854介绍-主要性能•UC3854的主要性能为：•适用于Boost型电路•适用于CCM工作模式•平均电流控制•开关频率恒定，最高为200kHz•最大占空比为95%，•单信号输出•输出驱动电压14.5V，输出驱动电流1A•软起动•输入电源欠压保护•输出过载保护功能UC3854介绍-设计特点UC3854的设计特点1）控制功率因素达到0.972）限制电网电流失真5%3）适用于全球电网电压（80~270AC)4）前馈电网电压调节、低噪声、高灵敏度5）平均电流模式控制6）低启动电源电流，精密电压基准7）固定频率脉宽调制(PWM)8）低失调模拟乘法器9)1A栅极驱动器UC3854介绍-工作条件•UC3854的极限工作条件1）电源电压Vcc:35V2）栅极驱动：连续状态下为0.5A,50%占空比下为1.5A3）输入电压:11V，PKLMT:5V4）输入电流PKLMT和ENA:10mA5）功率损耗：1W6）贮存温度范围：-65~+150℃7）引线温度（焊锡）：+300℃8）注意：所有的电压值均以地为参考（脚1）；所有的电流都按正极性流入规定端点；ENA输入钳位在约14VUC3854介绍-功率级的应用范围•升压型PFC功率因素校正器的控制电路，几乎不随变换器的功率大小而变。一般500W的PFC与一个50W的PFC控制电路基本相同，不同之处仅在功率电路，但控制电路设计步骤基本相同。基于uc3854功率校正设计实例•输入电压：80VAC~270VAC•输入频率：45Hz~65Hz•输出直流电压：115VDC•输出功率：40W•功率因数：＞96%•输入电流THD:5%基于uc3854功率校正设计实例-电感的选择•电感基于uc3854功率校正设计实例-电感的选择电感的选择电感值决定了，输入端高频纹波电流总量，可按给出的纹波电流值△I来选择电感值。电感值的确定从输入正弦电流的峰值开始，而最大的峰值电流出现在最小电网电压的峰值处：由上式可知，在此范例中，功率为250W,最小电网电压为80V，此时最大峰值电流为4.42A.基于uc3854功率校正设计实例-电感的选择.电感的选择电感中的峰-峰值纹波电流，通常选择在最大峰值电流的20%左右，在此例中,最大峰值电流为4.42A,故峰-峰值纹波电流取△I=900mA.电感值根据最低输入电压时半个正弦波顶部的峰点的电流来选择，此时Vin=1.414×80=113.12V,fs=100kHz根据此处电压和和开关频率的占空比来选择：由上式可得L=0.89mH,取整为1mH.基于uc3854功率校正设计实例-电容的选择•输出电容选择基于uc3854功率校正设计实例-电容的选择输出电容涉及输出电容的选择因素有开关频率纹波电流、2次纹波电流、直流输出电压、输出纹波电压和维持时间。流过输出电容的总电流，是开关频率的纹波电流的有效值和线路电流的2次谐波，通常选择大电解电容作为输出电容，其等效串联电阻（ESR）随频率的变化而变化（低频时一般很大）。通常电容所能控制的电流总量还取决于温升。温升的确切值一般不用计算出，只要计算出由于高频纹波电流和低频纹波电流所引起的温升之和就够了。电容的datasheet会提供必要的ESR和温升值基于uc3854功率校正设计实例-电容的选择输出电容在此例中，电容的选择还是主要考虑维持时间。维持时间是在电源关闭以后，输出电压仍然能保持在规定范围内的时间长度，其典型值为15~50ms.在250W、DC400输出的离线电源中，其维持时间对电容值的要求每瓦输出为1~2uF（经验值）.另可根据以下公式确定（能量守恒）：式中，Pout=250W,△t=64ms,Vo（min）=300V,可计算得Co=457uF,这里我们选用450V450uF的电解电容。基于uc3854功率因数校正电路参考电路图基于uc3854功率校正电路连接图基于uc3854功率因数校正dxp制板图基于uc3854功率因数校正电源测试图基于uc3854功率因数校正测试图基于uc3854功率因数校正数据显示基于uc3854功率因数校正功率显示参考文献1.刘胜利高频开关电源实用新技术机械工业出版社2.周志敏开关电源功率因素校正电路设计与应用人民邮电出版社3.朱锋基于UC3854与IR1150S的BoostPFC变换器比较4.杨靖各种典型工作模式下的功率因数校正数字控制解决方案5.林建一用于1kw电源的有源功率因数校正器谢谢观看!制作人：薛吉东