UC3854-250W..docx

设计流程 功率级设计图6中,我们将使用一个 250 w的升压转换器来作为功率级的设计范例。升压功因校正器的控制电路几乎与转换器的功率级无关,一个 5000 w的功因校正器,其控制电路和 50 w的校正器几乎一样。 虽然功率级有所差异,但所有功因校正器的电路设计过程将会相同。由于设计过程相同而且功率级可扩展,所以 250 w的校正器是一个很好的类推范例,可以类推到更高或较低输入等级的校正器。图 6 所示为该电路的设计电路示意图,其设计流程说明如下。 规格转换器性能规格制订是设计流程的开始,输入线电压的最小值与最大值、最大的输出功率与输入线电压的频率范围都必须先制定出来。就这个范例电路而言,其规格为： 最大输出功率为：250 w输入电压范围： 80 到 270 vac线路频率范围：47 到 65 hz符合该规定的电源几乎可适用于世界各地不同的输入电源。升压稳压器的输出电压必须高于输入的峰值电压,建议高出最大输入电压的 5% 到 10%,所以输出电压将定为直流电压 400 v。开关频率开关频率并没有一定的标准。但开关频率必须足够高到让功率电路体积小巧并降低失真,同时需要低到足以保持高效率。在大部分的应用里,开关频率选择在 20 khz 到 300khz 之间是个不错的折衷方案。在本例中,转换器的开关频率设定为 100khz,这样可兼顾体积与效率。在此频率下,电感的值不需太大,尖波失真也将会被减到最小,电感的体积会变小,由输出二极管所造成的能量损失也不会太高。当转换器操作在较高的功率等级时,较低的开关频率可降低能量损耗。开关的导通缓冲电路可减少切换损耗,并使转换器在高频切换时拥有非常高的效率。 电感的选择电感将决定在输入侧高频纹波电流的大小,且它的值与纹波电流的大小有关。电感值由输入侧的交流电流峰值来决定。由于最大的峰值电流出现在线电压为最小值的位置,其关系式为：在此例中,转换器的输入线电流峰值为 4.42 a,出现在交流电压为 80 v时。 在升压转换器中最大纹波电流发生在占空比为 50%时,即在升压比为 m=vo/vin=2的时候。电感电流的峰值一般不会发生在这个时候,因为它的峰值是由正弦控制信号的峰值所决定的。电感的纹波电流峰值对于计算输入滤波器所需的衰减量是很重要的。图 7 为本范例转换器中电感纹波电流峰对峰数值和输入电压的关系图。一般来说,电感上的纹波电流峰对峰数值多被设定为最大线电流峰值的 20%。这个值在某种程度上只是一项参考数值,因为这通常不是高频纹波电流的最大值。较大的纹波电流值将会使转换器在大部分的线电流整流周期都工作在不连续模式的状态下,这也意味着输入滤波器必须更大以衰减更多的高频纹波电流。使用平均电流模式控制法的 uc3854 可让升压转换器的功率电路工作在连续模式与不连续模式下,且其特性没有任何改变。电感值是由半波整流最低输出电压时的电流峰值,在此电压时的占空比 d 以及开关频率所决定的,其关系式如下： 其中△i是指电流纹波峰对峰值。在这个250w的范例电路里,d=0.71、△i=900ma、电感l=0.89 mh。为了方便起见,电感值被四舍五入而以整数 1.0 mh 代替。由于高频的纹波电流会被加入到线电流峰值中,所以电感电流的峰值会等于线电流峰值与高频纹波电流峰对峰值一半的总和。电感必须能够承受这一数值的电流。就本例而言,电感的峰值电流为 5.0 a,而峰值电流的限制将被设定为 5.5 a,比峰值电流高出 10%。输出电容选择输出电容所需考虑的因素包括开关频率的纹波电流大小、二次谐波纹波电流、输出的直流电压、输出的纹波电压与保持时间。流经输出电容的总电流为开关频率的纹波电流和线电流二次谐波的均方根值。一般用来当作输出电容的大型电解质电容,通常包含一个等效的串联电阻,其电阻值会随着频率而变化,一般在低频时电阻值较高。电容可负荷的电流量一般由温升决定。通常,不必要去计算温升的精确值,只需计算出高频纹波电流与低频纹波电流所造成的温升,然后将它们加起来即可。一般的电容数据手册里也会提供必要的等效串联阻抗 (esr) 与温升效应的信息。在选择输出电容时,输出电压的维持时间常常是最重要的因素。维持时间是指当输入能量截止时,输出电压仍可维持在某个特定范围的时间长度,典型的维持时间为 15 到 50 ms。在 400 w输出的离线式电源中,通常每瓦特输出需要 1 到 2 f的电容来达到维持时间。因此在这个 250 w输出的范例里,输出电容将为 450 f。若不要求维持时间的长短,则输出电容值将会很小,小到每瓦特输出仅需要 0.2 f的电容,而纹波电流与纹波电压将成为主要考虑的目标。维持时间的长短是输出电容所储存能量、负载所需的能量大小、输出电压与负载的最低工作电压等因素的函数。电容的维持时间与前述各因素的关系式如下式所述