单周期控制高功率因数PFC芯片研究与设计-微电子学与固体电子学专业论文.docx

万方数据 万方数据 分类号 密级 UDC 注 1  学 位 论 文 单周期控制高功率因数 PFC 芯片 研究与设计 （题名和副题名） 姜树法 （作者姓名） 指导教师 李 平 教授 电子科技大学 成都 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 硕士 学科专业 微电子学与固体电子学 提交论文日期 2013.04 论文答辩日期 2013.05 学位授予单位和日期 电子科技大学 2013 年 6 月 28 日 答辩委员会主席 评阅人 注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。 万方数据 万方数据 RESEARCH AND DESIGN OF A ONE-CYCLE-CONTROLLED HIGH POWER FACTOR PFC CONVERTOR A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Microelectronics and Solid-State Electronics Author: Jiang Shu-fa Advisor: Li Ping School : School of Microelectronics and Solid-State Electronics 万方数据 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 摘 要 万方数据 万方数据 摘 要 AC/DC 开关电源在日常生活中的广泛应用，带来了谐波污染等各种问题，影 响电网安全。为克服 AC/DC 开关电源的缺点，功率因数校正（PFC）技术应运而 生。功率因数校正技术通过强制输入电流波形跟随输入电压，可有效降低输入电 流总谐波畸变率，抑制电网谐波污染，增加电网安全性。由于抑制电网谐波污染 的国际标准的强制推行，以及 PFC 技术自身优点，该技术已经广泛应用于 AC/DC 开关电源设计领域。 本文设计一款基于单周期控制理论的 PFC 芯片，该芯片外围使用 Boost 拓扑， 拓扑电路简单。平均电感电流型控制，输出电压更加稳定，有效降低芯片电磁干 扰（EMI）。基于前沿调制控制开关占空比，芯片开关频率固定为 65KHz，内部主 要有电压环控制电路、非线性增益电路、电流环控制电路，PWM 比较器以及 PWM 逻辑电路、栅驱动电路、欠压锁定、过压保护等一系列保护电路。芯片内部无需 乘法器电路，简化了电路设计，降低了芯片成本。 文中阐述了单周期控制理论，并推导了基于前沿调制的单周期控制方程组。 基于 CSMC 0.5um BCD 工艺，设计了芯片内部电压环控制电路、非线性增益电路 以及电流环控制电路，并对关键性能参数进行仿真验证。本论文介绍了芯片外围 元件选择的依据，并对全芯片电流环路进行理论推导，通过 Matlab 软件对电流环 环路特性进行仿真验证。 芯片在 220VAC 交流输入，300W 负载情况下，输出直流电压为 395±6V，输 入电流总谐波畸变率（THD）为 4.1%。芯片功率因数（PF）为 0.9991；在 220VAC 交流输入，150W 负载情况下，输出直流电压为 380±3.8V，功率因数（PF）为 0.9802， 总谐波畸变率（THD）为 12.6%。输出功率增加，功率因数校正效果更好，芯片可 以实现很好的功率因数校正效果。 关键词: 功率因数校正， 单周期控制， 非线性增益， 电流环路，平均电流控制 Ⅰ AB ABSTRACT 万方数据 万方数据 ABSTRACT Since the widely use of AC/DC Switching Mode Power Supply (SMPS) in our daily life, the harmonic pollution become a serious threat to the AC power grid. Power Fact