基于ML4803的兩級(jí)PFC變換器研究

　　3 　仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　3. 1 　仿真波形與結(jié)果分析

　　為了驗(yàn)證上面直直電容紋波電流有效值公式推導(dǎo)的正確性，在PSIM 仿真環(huán)境下搭建了仿真模型，進(jìn)行了電路仿真。為電路參數(shù)選擇如下:交流輸入電壓Uin= 220 V ，L1 = 1 mH ， C1 = 220 μF ，L2 = 100 μH ，開(kāi)關(guān)頻率f = 50 kHz ，輸出功率Po = 240 W。

　　圖6 (a) 是功率因數(shù)校正前變換器的輸入電流和輸入電壓波形，圖6 (b) 是校正后變換器的輸入電流和輸入電壓波形。由圖可以看出校正后，輸入電流Iin波形得到很好改善，提高了變換器的功率因數(shù)。圖7 (a)是后緣/ 后緣調(diào)制時(shí)電容電流波形和驅(qū)動(dòng)波形，圖7(b) 是前緣/ 后緣調(diào)制時(shí)電容電流波形和驅(qū)動(dòng)波形。

　　由圖中可以看出前緣/ 后緣調(diào)制時(shí)電容電流的有效值小于后緣/ 后緣調(diào)制時(shí)的值。

圖6 　PFC校正前后輸入電壓和電流波形圖

圖7 　后緣/ 后緣調(diào)制、前緣/ 后緣調(diào)制時(shí)驅(qū)動(dòng)及電容電流波形

　　3. 2 　基于ML4803 的實(shí)驗(yàn)波形和結(jié)果分析

　　ML4803 是飛兆公司生產(chǎn)的基于前緣/ 后緣調(diào)制方法的PFC/ PWM 復(fù)合控制芯片。該芯片有8 個(gè)引腳，具有很低的起動(dòng)和運(yùn)行電流。本文基于ML4803 設(shè)計(jì)了兩級(jí)PFC 電路，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定兩級(jí)電路設(shè)計(jì)方案為:前級(jí)為平均電流控制的Boost PFC 電路，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的功能，同時(shí)把輸入直流電壓提升到400V ;后級(jí)為雙管正激的PWM 電路，把400 V 母線電壓降至12 V ，主電路結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

　　主要設(shè)計(jì)參數(shù)為: 輸入電壓Uin = 220 VAC ， 50Hz ;輸出額定電壓Uo = 12 V ; 輸出額定電流Io = 20A ;工作頻率67 kHz ; C1 = 220 μF ;變壓器變比12 :1 ;電感L1 = 1 mH ;L2 = 100μH ;功率因數(shù)> 0. 98 。主開(kāi)關(guān)Q1 、Q2 、Q3 : IRF840 ; 整流橋RS507 ; 續(xù)流二極管D5 : HFA0 8 TB6 0 ; 續(xù)流二極管D8 、D9 : 3 0 CPQ0 6 0 。

　圖8 　輸入電壓電流和輸出電壓的波形

圖9 　開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形

　　由圖8 可以看出，經(jīng)校正后的輸入電流波形得到很好的改善，為正弦波，功率因數(shù)大大提高，輸出電壓穩(wěn)定在12 V。由驅(qū)動(dòng)波形可看出變換器工作在前緣/后緣調(diào)制方法。

　　4 　結(jié)　論

　　在兩級(jí)功率因數(shù)校正變換器中，前緣/ 后緣調(diào)制方法能有效減少直流連接電容的紋波電流大小，進(jìn)而減小整個(gè)兩級(jí)變換器的體積。本文對(duì)直流連接電容的紋波電流有效值進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一臺(tái)基于ML4803 具有功率因數(shù)校正功能的兩級(jí)PFC 變換器，對(duì)理論分析進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。