Buck单级功率因数校正电路设计

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摘要:近几年来，功率因数校正技术发展迅速，已经成为电力电子技术领域中热门的研究方向。功率因数校正的目的就是使电力电子电路具有高功率因数和低输入电流谐波。本文对无源，有源功率因数校正电路进行了深入的研究，并具体分析了典型的Buck单级PFC电路的工作原理，在此基础上，设计出了新型的Buck功率因数校正电路拓扑，并通过计算给出了各器件的选型和数值。最后提出了基于控制芯片UC3842控制的控制电路和基于IR2110驱动器的驱动电路，还提出了保护电路是短路保护电路，有效的提高了功率因数。55178

毕业论文关键词：功率因数校正，降压式变换器，不连续电容电压

Abstract: In recent years, the power factor correction technology is developing rapidly, It has become a hot research in the field of power electronic technology direction. The purpose of power factor correction is to make the power electronic circuit has a high power factor and low input current harmonics, In this paper, the passive and active power factor correction circuit are carried on the thorough research, and I analyzes the typical Buck single-stage PFC circuit working principle, on this basis, I designed a new type of Buck power factor correction circuit topology, throughing the calculation each device type selection and numerical are given. Finally I put forward the control circuit based on control chip UC3842 controlled and based on the driving circuit of IR2110 driver, I indicate that the protection circuit is short circuit protection circuit, Improving the power factor effectively.

key words: power factor correction, step-down converter, discrete capacitor voltage

1 前言 4

2 功率因数校正技术 5

2.1 功率因数的定义 5

2.2 不良功率因数的原因 5

2.3 谐波电流对电网的危害 6

2.4 功率因数校正技术的分类 7

3 典型的Buck功率因数校正电路原理分析 9

3.1 基于DCM的电压跟随器型Buck PFC变换器 9

3.2 原理分析 10

4 新型Buck单级功率因数校正电路原理分析 11

5 新型的Buck功率因数校正电路设计 13

5.1 主电路设计 13

5.2 控制电路设计 14

5.3 驱动电路设计 16

5.4 保护电路设计 17

结论 18

参考文献 19

致谢 20

1 前言

以开关电源为代表的各类电力电子装置给生产和生活带来了很大的方便，然而也带来了很多负面的问题。不可控整流电路的输入电容开关用于功率二极管，一个单一的，低成本，高可靠性的电路结构，但缺点是不是正弦输入电流。而解决这一问题的方法就是抑制电流脉冲的幅度，使电流的波形尽可能的接近正弦波，这一技术就叫功率因数校正技术[1]。

开关电源在电源领域是占主导地位的。但传统的开关电源有一个致命的弱点功率因数低，一般为0.45到0.75，而且其无功分量基本上为高次谐波，其中三次谐波幅度约为基波幅度的95%，五次谐波约为基波幅度的70%，七次谐波约为基波幅度的45%，九次谐波约为基波幅度的25%。高次谐波会在同一系统中对系统本身和其他电子设备的不良影响，如电子设备的误操作，导致元件过热，燃烧等[4]。国外在20世纪90年代开始了改善开关电源功率因数的工作，主要是功率因数校正电路和诸多的控制IC。功率因数校正电路主要分为无源PFC和有源PFC两种，而有源PFC主要分为两级PFC(Two Stage PFC)和单级PFC(Single Stage PFC)两种。两级PFC主要由PFC前置级和一个由DC /DC变换器构成的后置级组成，而单级PFC电路是在两级简化的基础上加以深入研究。单级PFC电路简单，是学术界最近研究的热点，而且呈上升的趋势[7]。