功率因數校正控制器UC3854的建模與應用

3.2乘法器模型

　　乘法器的模型構建在整個(gè)集成電路的建模中非常重要，圖4給出了其宏模型的具體實(shí)現。該乘法器有三個(gè)輸入：電壓誤差放大器的輸出（EAOUT），輸入AC電流（IAC），URMS輸入。其中，IAC端輸入的是電流信號，而它的采樣是功率級的輸入電壓，這可以用一個(gè)6V的電壓源UIAC來(lái)進(jìn)行電壓信號/電流信號的轉換。注意到輸出端輸出的是電流信號，該乘法器的輸出電流可用下式表示：

IMO=K×IAC(UEAOUT－1)（1）

式中：K為增益調節因子，它隨著(zhù)功率級的輸入電壓URMS之變化而變化，它可以用下式表示：

K=k/U2RMS（2）

式中：k為乘法器增益常數，其典型值為1V。

圖8開(kāi)關(guān)管柵級驅動(dòng)脈沖波形（fS=5kHz）

圖9開(kāi)關(guān)管柵級驅動(dòng)脈沖波形（fS=100kHz）

3.3振蕩器模型

　　鋸齒波發(fā)生器的振蕩頻率和死區時(shí)間由外圍電路元件RT和CT共同決定，其工作原理在參考文獻[1]中有詳細的介紹，在此不再重述。圖5給出了鋸齒波發(fā)生器的原理示意圖。

　　圖5中，參考電壓，UD，RT，FCHARG共同決定了電容的充電電流，而電流源G的加入與否則受X1的控制。當X1輸出為6.3V時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，G為12mA，電容放電；當X1輸出為1.1V時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，G為0mA，電容充電。為了較精確地控制開(kāi)關(guān)的門(mén)限電平，其中采用了數字輸入輸出器件。

3.4輸出驅動(dòng)電路

　　圖6為輸出驅動(dòng)電路的宏模型，由圖可以很容易分析出其工作的原理。其中，兩個(gè)三極管組成推挽式的輸出驅動(dòng)。這是在構造宏模型時(shí)所做的簡(jiǎn)化，輸入信號為該芯片內部邏輯輸出，對本電路來(lái)說(shuō)是一個(gè)數字輸入信號。其輸出驅動(dòng)信號受到箝位二極管VDCL的箝位，用以對開(kāi)關(guān)管進(jìn)行保護。

4仿真應用實(shí)例

　　為了更好地理解和利用以上所構建的宏模型，下面以該模型為核心對圖7所示功率因數校正設計電路進(jìn)行仿真。

圖10輸入電壓、電流波形與輸出電壓波形

　　該PFC電路的技術(shù)指標如下：

　　最大輸出功率：200W

　　輸入電壓：220VAC50Hz

　　輸出電壓范圍：380～400V

　　開(kāi)關(guān)頻率：fs=100kHz

　　仿真的結果可總結為圖8、圖9、圖10及表3。其中圖9所示為穩態(tài)情況下電流誤差放大器，鋸齒波發(fā)生器的鋸齒波，功率開(kāi)關(guān)管的柵級驅動(dòng)脈沖。由于開(kāi)關(guān)工作頻率為100kHz所以該圖中只能看到部分波形，如果降低頻率為5kHz則可非常明顯地看出為SPWM波，如圖8所示。

　　圖10所示為整流后的輸入電壓波形，整流后的輸入電流波形，功率級輸出電壓波形。從該圖中可以看到，輸出電壓還是比較理想的，在保留二倍頻諧波的情況下，基本不含高次諧波。輸入電流的波形在相位上與輸入電壓基本保持同相，波形的畸變也不大。表3對不同工頻電壓情況下的功率因數作了一個(gè)總結，可以看出其功率因數有了較大的改善。

表3不同工頻電壓下的性能

　　總的說(shuō)來(lái)，我們所構建的宏模型總體上是可行的,可以在實(shí)際電路設計仿真中使用。