一种有源功率因数校正电路及控制方法的设计

4 基于Simulink的仿真模型及仿真波形
4.1 仿真模型
　控制电路采用平均电流控制型，用UC3854实现控制功能，所以模型也是基于UC3854的结构建立的，其仿真模型如图3所示。UC3854包含了平均电流控制型功率因数校正控制电路的全部所需功能的单片集成电路，主要由电压放大器、模拟乘法器、电流放大器和定预脉宽调制器组成。此外还包括与功率MOSFET兼容的栅极驱动器，7.5 V的电压基准、总线预测器、加载智能比较器、欠压检测和过流比较器。UC3854乘除法器的输出电流端为基准电流，它与检测电流决定占空比的大小。

　IMO=IAC（VAO-1.5 V）/KVmo2
　其中，VAO为电压误差放大器输出信号，Vmo约为1.5 V~4.7 V，K=－1为比例系数，IAC是乘法器的输入电流。平方器和除法器起了电压前馈作用，使输入电压变化。
　（1）软启动是为了使电路的启动有一个过程。13端工作时外接一个电容，芯片开始工作时先由一个直流电源对其充电，使得占空比缓慢增加。
　（2）振荡电路用于产生三角波。由一个电压控制开关、电流控制的电流源及一个脉冲电流源构成。电容的充电电压控制开关的导通和截止，而开关上的电压反过来控制B5电流源的大小。开关的两个状态是由电容的电压来判断的，开始B5=0，B6为一个恒流对外接电容正向充电，当V（16）>6.3 V时，开关合上，此时以1倍的电压下降直至小于2.5 V，B5的电流变为10 mA，反向迅速充电；当V（16）1.1 V时，开关打开，V（18）电压回升，直至V（18）>2.5 V，B5电流再次为0，开始下一周期的充放电。产生所需的振荡三角波。B4等于V6支路的电流，B5的电流是通过数字模型来模拟的。
　（3）电压误差放大器。其输入端为27，输出端为22，由差分放大器和放大器电路构成。输出VAOUT是由差分放大器2个集电极的电流差控制的。假设VSENS等于参考电压，则受控电流源B6=0，因为V7=1.5 V，所以Q3、Q4都处于微导通，流过Q3、Q4射极的电流很小，2个集电极均分VCC，VAOUT为7.5 V。若VSSENIS小于参考电压时，B60，对电容正向充电，V（20）的电位抬高，使Q4趋于截止。VAOUT电压上升。同理，若VSENS大于参考电压，造成V（20）的电位下降，Q4的导通加深，VAODF的电压下降。模型的工作原理与实际相符。模型中仍借助了数字模型，B6=Iq5c－Iq6c。
　（4）电流误差放大器。电流误差放大器与电压误差放大器的结构和工作原理基本一样，不再作详细分析。不同的是它有2个受控源。B7是电流控制电流源，它的数字模型与B6相似。B10是表示乘法除法器的输出电流。在模型中通过数字模型实现了乘法除法器的功能。
4.2 仿真结果及分析
　本文仿真了输入电压范围是交流154 V~264 V，输出为28 V直流，标称功率为3 000 W，开关频率为50 kHz的Boost型变换器，模型中所用到的参数是根据UC3854的使用手册设计的。其仿真结果如图4~图10所示。图4为电路输入脉冲波形；图5为二极管电流波形；图6为主功率管电流波形；图7为电容电压波形；图8为电源电压、电流波形；图9为校正前电压、电流波形；图10显示了加功率因数校正后 的电压与电流的仿真波形。通过波形的分析可以清楚地看到，用UC3854为主芯片的PFC电路，功率因数校正效果明显，输出的电压电流波形有很好的改善。

　本文在总结前人研究的己较为成熟的平均电流法控制的升压型功率因数校正技术与拓扑Boost型变换电路的基础上，成功地将二者结合在一起。在分析了有源功率因数校正器的基本工作原理的基础上，仿真了功率因数校正和未经功率因数校正的电路，并且记录了相关电压和电流波形。经过比较后发现，经过PFC校正之后电路的功率因数有了明显改善。本文提出的功率因数校正电路新控制方法和得到的结果对功率因数校正技术的研究和应用具有一定的价值。
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