一种可转换导电模式的PFC电路设计

论文摘要

近年来,越来越多的电气设备加入电网,谐波污染问题也日趋严峻,改善这一现象的有效办法就是进行功率因数校正。随着对用电设备性能指标要求的不断提高,功率因数校正技术必将得到越来越广泛的应用。本文根据与境外某公司合作要求,采用UMC 0.6μm BCD工艺制程设计了一款可转换导电模式的功率因数校正电路。该电路采用电感电流不连续导电和临界导电模式控制,并且实现两种模式的自动切换。其工作温度范围为-25125℃,输入电压为85255Vac,输出电压范围为400V,功率因数接近1（0.99以上）,总谐波失真（THD）最小可达到3%,效率90%以上。该功率因数校正电路可以广泛应用于荧光灯电子整流器、AC适配器和开关电源等设备中。在论文中,作者基于升压型有源功率因数校正的基本原理和关键技术,从设计要求的角度出发介绍了整体电路的架构设计和工作原理,并根据整体电路的功能要求完成了部分子电路的设计与仿真。在子电路的设计上,作者主要设计了电流检测模块、振荡器模块、导通时间调制模块、逻辑控制模块和驱动模块,并在不同电源电压和温度的条件下对子电路进行了仿真验证。最后,作者对整体电路的功能和典型性能参数进行了仿真验证,结果表明电路能够达到设计要求,并实现导电模式的转换。当输入交流峰值电压为160V时,功率因数为0.9961,THD可达到3.8%,效率93.36%。在论文的结论部分,作者指出该电路在理论研究上的可参考性,同时也表明了该电路欲投入生产则还需要做容差分析和后仿真等后续工作。本文是电路设计理论和仿真实践相结合的结果。作者在电路原理分析的基础之上,运用HSPICE仿真软件对子电路模块和整体电路进行了功能和性能参数的仿真验证,仿真结果均达到或优于预定指标,证实了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 功率因数的定义
• 1.2 PFC 技术的分类
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 整体电路结构的设计
• 2.1 Boost APFC 基本原理
• 2.2 电路的整体结构
• 2.3 整体电路的工作原理
• 第三章 子电路模块的设计与仿真
• 3.1 电流检测模块
• 3.1.1 电路原理分析
• 3.1.2 电路仿真结果
• 3.2 振荡器模块
• 3.2.1 电路原理分析
• 3.2.2 电路仿真结果
• 3.3 导通时间调制模块
• 3.3.1 电路原理分析
• 3.3.2 电路仿真结果
• 3.4 逻辑控制模块
• 3.4.1 电路原理分析
• 3.4.2 电路仿真结果
• 3.5 驱动模块
• 3.5.1 电路原理分析
• 3.5.2 电路仿真结果
• 第四章 整体电路仿真
• 4.1 输出电压仿真结果
• 4.2 电感电流仿真结果
• 4.3 典型性能参数的仿真与分析
• 4.3.1 静态电流与温度的关系
• 4.3.2 效率与输入电压的关系
• 4.3.3 交流输入电流与输入电压的关系
• 4.3.4 PF 值与THD 仿真结果
• 4.4 整体电路仿真结论
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 个人简历