高功率因數(shù)電源設(shè)計

方案論證
1．1 DC／DC主回路拓?fù)浞桨?br /> 方案1：Buck型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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Buck型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行降壓變換實現(xiàn)。但采用Buck型變換器輸入端電壓偏高，驅(qū)動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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(xù)的，經(jīng)兩個電感的補償耦合，將輸入和輸出的波紋電流和電壓抑制到零，但內(nèi)部諧振使傳遞作用斷續(xù)或在某些頻率上削弱輸入波紋抑制。在耦合電感線圈和變壓器隔離的結(jié)構(gòu)中，由于“開關(guān)導(dǎo)通”初期的沖擊耦合電流會引起輸出電壓反向，并且也存在穩(wěn)定性問題。
方案3：Boost型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(xù)的，只需要較小的輸入濾波。輸出電壓與負(fù)載電流無關(guān)，并且輸出電阻非常低，硬件上容易實現(xiàn)，且控制簡單，技術(shù)成熟。通過以上綜合分析比較，Boost型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換器是DC／DC變換器的理想選擇。
1．2 系統(tǒng)控制方案
方案1：幅度控制方式，即通過改變開關(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(dāng)?shù)蛪狠敵鰰r，將造成大部分能量消耗在調(diào)整管或電阻上。
方案2：脈沖寬度控制，指功率管的開關(guān)工作頻率(即開關(guān)周期)固定，是一種直接通過改變導(dǎo)通時間(即占空比)來控制輸出電壓大小的方式，它采用升壓型(Boost)或降壓型(Buck)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)輸出電壓的改變。這種控制又稱PWM控制。
由于PWM控制方式采用了固定的開關(guān)頻率，因此，設(shè)計濾波電路時簡單方便。綜合比較，采用方案二作為控制方法。

2 硬件設(shè)計與主要參數(shù)計算
2．1 系統(tǒng)總體電路框架
根據(jù)題目的設(shè)計要求，系統(tǒng)由AC／DC變換電路、DC／DC變換電路、功率因數(shù)檢測電路、PFC控制電路、數(shù)字設(shè)定及測量顯示電路、保護(hù)電路等6大部分組成。其系統(tǒng)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(jié)構(gòu)如圖2所示。