使逆變焊機(jī)高效節(jié)能的電源設(shè)計(jì)方案

DCM型只適合小功率應(yīng)用，大功率應(yīng)用時(shí)采用CCM型、固定開關(guān)頻率模式的PWM驅(qū)動(dòng)方式最為普遍。

現(xiàn)以應(yīng)用比較廣泛的控制器件UC3854為例，結(jié)合實(shí)際功率因數(shù)回路，進(jìn)一步說明其控制原理。

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

在連續(xù)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(yīng)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(diào)整作用，使得輸入電感電流能很好地跟蹤電流編程信號(hào)，這個(gè)電流編程信號(hào)即取自于整流電壓，當(dāng)然與整流電壓波形同形同相。平均電流控制法中，PWM信號(hào)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(chǔ)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(fù)載提供能量的同時(shí)，還要向儲(chǔ)能電容存儲(chǔ)能量，這時(shí)的瞬時(shí)功率當(dāng)然要大;在整流電壓的波谷部分，向負(fù)載供給小于平均輸出功率的能量，不足部分才由儲(chǔ)能電容器放電供給負(fù)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)功率就以兩倍頻率的脈動(dòng)正弦規(guī)律變化。

下面參照?qǐng)D4對(duì)UC3854控制器的工作原理加以說明。

有源功率因數(shù)校正器電流回路的控制信號(hào)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(xiàn)電阻性;而對(duì)輸出電壓的控制則是通過改變電流編程信號(hào)的平均值幅度來完成的。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(hào)。這個(gè)電流編程信號(hào)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(hào)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。若沒有它的話，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之為前饋電壓，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)開環(huán)校正量。

電流的編程信號(hào)必須盡可能地接近整流后的電壓波形以提升功率因數(shù)。如果電壓回路的帶寬太大，則控制回路將會(huì)調(diào)節(jié)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(yán)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(yīng)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(nèi)部除法器所構(gòu)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(yīng)。當(dāng)電壓輸入變動(dòng)范圍大時(shí)，這個(gè)問題顯得更為重要。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(fù)載的功率大小。

升壓斬波式(Boost)功率因數(shù)校正器的主功率開關(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很大的反向電壓，這個(gè)二極管的反向恢復(fù)電流，不但增加了開關(guān)管器件的損耗，而且產(chǎn)生嚴(yán)重的射頻干擾。因而發(fā)展了Boost的軟開關(guān)拓?fù)?。Boost軟開關(guān)控制的專用組件就是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(xù)，取值大一點(diǎn)較好，一般為毫亨級(jí)，主開關(guān)器件的開關(guān)頻率可選在20 000—80 000 Hz之間，開關(guān)頻率高、電感量可以小;輸出功率小、開關(guān)頻率可以高一些;輸出功率大，開關(guān)頻率不宜太高。