使逆變焊機高效節能的電源設計方案

DCM型只適合小功率應用，大功率應用時(shí)采用CCM型、固定開(kāi)關(guān)頻率模式的PWM驅動(dòng)方式最為普遍。

現以應用比較廣泛的控制器件UC3854為例，結合實(shí)際功率因數回路，進(jìn)一步說(shuō)明其控制原理。

UC3854控制的有源功率校正器的電路原理如圖4所示。圖中虛線(xiàn)框表示UC3854的內部功能框圖。

在連續電流控制模型(CCM)中，UC3854可以采用峰值電流控制法，也可以采用平均電流控制法，前者控制功率較小，性能稍差，在此不進(jìn)行討論。

UC3854采用平均電流控制法時(shí)，主要應用于大功率控制。

在平均電流控制法中，由于反饋回路中電壓、電流放大器的調整作用，使得輸入電感電流能很好地跟蹤電流編程信號，這個(gè)電流編程信號即取自于整流電壓，當然與整流電壓波形同形同相。平均電流控制法中，PWM信號控制的電感電流屯波形和它的平均值i平均之間的關(guān)系如圖5所示。

平均電流控制型中，流進(jìn)輸出儲能電容器中的瞬時(shí)功率并非恒定的，而是按照電源正弦頻率的兩倍頻變化的。在輸入整流電壓的波頂部分，在向負載提供能量的同時(shí)，還要向儲能電容存儲能量，這時(shí)的瞬時(shí)功率當然要大;在整流電壓的波谷部分，向負載供給小于平均輸出功率的能量，不足部分才由儲能電容器放電供給負載，這時(shí)的瞬時(shí)功率就要小，整流電壓每周期有兩個(gè)波峰和波谷，所以瞬時(shí)功率就以?xún)杀额l率的脈動(dòng)正弦規律變化。

下面參照圖4對UC3854控制器的工作原理加以說(shuō)明。

有源功率因數校正器電流回路的控制信號由整流后的電壓波形編程，這樣可以使升壓器的輸入阻抗呈現電阻性;而對輸出電壓的控制則是通過(guò)改變電流編程信號的平均值幅度來(lái)完成的。模擬乘法器將整流后的電壓波形產(chǎn)生的電流u乘法器的B端)乘以電壓誤差放大器的輸出(A端)后，產(chǎn)生一個(gè)電流編程信號。這個(gè)電流編程信號具有輸入整流電壓波形的形狀并能控制輸出電壓的平均幅度，稱(chēng)作I。它是乘法器的輸出電流，k就是圖5中i，平均的給定值，i平均就是電感電流屯的平均值。在圖4中，乘法器的輸入(B端)是以電流k的方式表示的，而不是以電壓方式表示的。

在電壓回路中，除了電壓誤差放大器之外，圖4中還包括了輸入前饋電壓平均值魄的平方器。電壓誤差放大器的輸出電壓(A端)，在與輸入整流電壓信號k相乘之前，要除以輸入電壓平均值的平方值(C端)，使乘法器輸出電流L與各輸入量之間建立關(guān)系式I.=AB/C，電路中，C端輸入的電壓平均值平方電路可使電壓回路的增益維持一個(gè)定值。若沒(méi)有它的話(huà)，電壓回路增益將會(huì )隨輸入電壓平均值的平方而變化。把輸入電壓的平均值稱(chēng)之為前饋電壓，因為它提供了一個(gè)開(kāi)環(huán)校正量。

電流的編程信號必須盡可能地接近整流后的電壓波形以提升功率因數。如果電壓回路的帶寬太大，則控制回路將會(huì )調節輸入電流以使輸出電壓恒定，但這樣就會(huì )使得輸人電流的波形嚴重失真，因此電壓回路的帶寬必須小于輸入電壓的頻率。但是輸出電壓回路的瞬態(tài)響應又必須要快，所以電壓回路的帶寬又要盡可能地大一些。前饋電壓的平方器與內部除法器所構成的電路可使回路的增益維持定值，它使得控制器帶寬盡量靠近輸入電壓的頻率，以降低輸出電壓的瞬態(tài)響應。當電壓輸入變動(dòng)范圍大時(shí)，這個(gè)問(wèn)題顯得更為重要。這個(gè)使回路增益維持定值的電路，讓電壓誤差放大器的輸出變成了一種功率的控制，可直接控制傳送到負載的功率大小。

升壓斬波式(Boost)功率因數校正器的主功率開(kāi)關(guān)管的耐壓是輸出直流電壓值，這是該電路的優(yōu)點(diǎn)。但是斬波器的輸出二極管承受著(zhù)很大的反向電壓，這個(gè)二極管的反向恢復電流，不但增加了開(kāi)關(guān)管器件的損耗，而且產(chǎn)生嚴重的射頻干擾。因而發(fā)展了Boost的軟開(kāi)關(guān)拓撲。Boost軟開(kāi)關(guān)控制的專(zhuān)用組件就是UC3855。由于篇幅限制，在此不再多講。

Boost的電感值，由于需要電流連續，取值大一點(diǎn)較好，一般為毫亨級，主開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率可選在20 000—80 000 Hz之間，開(kāi)關(guān)頻率高、電感量可以小;輸出功率小、開(kāi)關(guān)頻率可以高一些;輸出功率大，開(kāi)關(guān)頻率不宜太高。