高功率因數電源設計

方案論證
1．1 DC／DC主回路拓撲方案
方案1：Buck型拓撲結構變換器
該方案可在隔離變壓器輸出端進(jìn)行三倍壓整流，再將直流電壓通過(guò)Buck型拓撲結構進(jìn)行降壓變換實(shí)現。但采用Buck型變換器輸入端電壓偏高，驅動(dòng)電路和控制電路的電源方案較麻煩，并且可靠性不高。
方案2：Cuk型拓撲結構變換器
它的輸出電壓極性與輸入電壓相反，但其值可以高于、等于或低于輸入電壓的值。其輸入和輸出電流都是連續的，經(jīng)兩個(gè)電感的補償耦合，將輸入和輸出的波紋電流和電壓抑制到零，但內部諧振使傳遞作用斷續或在某些頻率上削弱輸入波紋抑制。在耦合電感線(xiàn)圈和變壓器隔離的結構中，由于“開(kāi)關(guān)導通”初期的沖擊耦合電流會(huì )引起輸出電壓反向，并且也存在穩定性問(wèn)題。
方案3：Boost型拓撲結構變換器
Boost電路的輸出電壓極性與輸入電壓相同，但總是高于輸入電壓。輸入電流是連續的，只需要較小的輸入濾波。輸出電壓與負載電流無(wú)關(guān)，并且輸出電阻非常低，硬件上容易實(shí)現，且控制簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟。通過(guò)以上綜合分析比較，Boost型拓撲結構變換器是DC／DC變換器的理想選擇。
1．2 系統控制方案
方案1：幅度控制方式，即通過(guò)改變開(kāi)關(guān)電源輸入電壓的幅值而控制輸出電壓大小的控制方式。這種方式效率很低，當低壓輸出時(shí)，將造成大部分能量消耗在調整管或電阻上。
方案2：脈沖寬度控制，指功率管的開(kāi)關(guān)工作頻率(即開(kāi)關(guān)周期)固定，是一種直接通過(guò)改變導通時(shí)間(即占空比)來(lái)控制輸出電壓大小的方式，它采用升壓型(Boost)或降壓型(Buck)拓撲結構來(lái)實(shí)現輸出電壓的改變。這種控制又稱(chēng)PWM控制。
由于PWM控制方式采用了固定的開(kāi)關(guān)頻率，因此，設計濾波電路時(shí)簡(jiǎn)單方便。綜合比較，采用方案二作為控制方法。

2 硬件設計與主要參數計算
2．1 系統總體電路框架
根據題目的設計要求，系統由AC／DC變換電路、DC／DC變換電路、功率因數檢測電路、PFC控制電路、數字設定及測量顯示電路、保護電路等6大部分組成。其系統電路總體框架如圖1所示

2．2 DC／DC變換模塊
DC／DC采用Boost變換電路，其電路結構如圖2所示。