基于ML4803的两级PFC变换器研究

/ 后缘调制时序图

　图5 　前缘/ 后缘调制时序图

由式(3) 、(5) 可得:

　　所以电容纹波电流的有效值为:

　　对于正激电路:

　　将式(8) 代入式(7) 可得:

　　2. 2 　LEM/ TEM调制

前缘/ 后缘调制时变换器的工作时序图如图5 所示，在一个开关周期内，电容C1 纹波电流如下:

　　同样由式(3) 、(5) 可得:

　　则电容纹波电流的有效值为:

　　联立式(8) 、(12) 可得:

　　比较式(7) 、(13) 可知，在L EM/ TEM 调制下的电容纹波电流有效值要小于TEM/ TEM 调制下的电容纹波电流有效值。

3 　仿真与实验结果分析

3. 1 　仿真波形与结果分析

为了验证上面直直电容纹波电流有效值公式推导的正确性，在PSIM 仿真环境下搭建了仿真模型，进行了电路仿真。为电路参数选择如下:交流输入电压Uin= 220 V ，L1 = 1 mH ， C1 = 220 μF ，L2 = 100 μH ，开关频率f = 50 kHz ，输出功率Po = 240 W。

图6 (a) 是功率因数校正前变换器的输入电流和输入电压波形，图6 (b) 是校正后变换器的输入电流和输入电压波形。由图可以看出校正后，输入电流Iin波形得到很好改善，提高了变换器的功率因数。图7 (a)是后缘/ 后缘调制时电容电流波形和驱动波形，图7(b) 是前缘/ 后缘调制时电容电流波形和驱动波形。

由图中可以看出前缘/ 后缘调制时电容电流的有效值小于后缘/ 后缘调制时的值。

图6 　PFC校正前后输入电压和电流波形图

图7 　后缘/ 后缘调制、前缘/ 后缘调制时驱动及电容电流波形

3. 2 　基于ML4803 的实验波形和结果分析

ML4803 是飞兆公司生产的基于前缘/ 后缘调制方法的PFC/ PWM 复合控制芯片。该芯片有8 个引脚，具有很低的起动和运行电流。本文基于ML4803 设计了两级PFC 电路，根据设计要求确定两级电路设计方案为:前级为平均电流控制的Boost PFC 电路，实现功率因数校正的功能，同时把输入直流电压提升到400V ;后级为双管正激的PWM 电路，把400 V 母线电压降至12 V ，主电路结构如图3 所示。

主要设计参数为: 输入电压Uin = 220 VAC ， 50Hz ;输出额定电压Uo = 12 V ; 输出额定电流Io = 20A ;工作频率67 kHz ; C1 = 220 μF ;变压器变比12 :1 ;电感L1 = 1 mH ;L2 = 100μH ;功率因数> 0. 98 。主开关Q1 、Q2 、Q3 : IRF840 ; 整流桥RS507 ; 续流二极管D5 : HFA0 8 TB6 0 ; 续流二极管D8 、D9 : 3 0 CPQ0 6 0 。

　图8 　输入电压电流和输出电压的波形

图9 　开关管驱动波形

由图8 可以看出，经校正后的输入电流波形得到很好的改善，为正弦波，功率因数大大提高，输出电压稳定在12 V。由驱动波形可看出变换器工作在前缘/后缘调制方法。

4 　结　论

在两级功率因数校正变换器中，前缘/ 后缘调制方法能有效减少直流连接电容的纹波电流大小，进而减小整个两级变换器的体积。本文对直流连接电容的纹波电流有效值进行了详细的理论推导和仿真验证，并在此基础上设计了一台基于ML4803 具有功率因数校正功能的两级PFC 变换器，对理论分析进行了实验验证。