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功率因數(shù)校正控制器UC3854的建模與應用

作者: 時間:2011-02-13 來源:網絡 收藏

3.2乘法器模型

  乘法器的模型構建在整個集成電路的中非常重要,圖4給出了其宏模型的具體實現(xiàn)。該乘法器有三個輸入:電壓誤差放大器的輸出(EAOUT),輸入AC電流(IAC),URMS輸入。其中,IAC端輸入的是電流信號,而它的采樣是級的輸入電壓,這可以用一個6V的電壓源UIAC來進行電壓信號/電流信號的轉換。注意到輸出端輸出的是電流信號,該乘法器的輸出電流可用下式表示:

IMO=K×IAC(UEAOUT-1)(1)

式中:K為增益調節(jié)因子,它隨著級的輸入電壓URMS之變化而變化,它可以用下式表示:

K=k/U2RMS(2)

式中:k為乘法器增益常數(shù),其典型值為1V。

Zy-8.gif (105966 字節(jié))

圖8開關管柵級驅動脈沖波形(fS=5kHz)

Zy9.gif (55621 字節(jié))

圖9開關管柵級驅動脈沖波形(fS=100kHz)

3.3振蕩器模型

  鋸齒波發(fā)生器的振蕩頻率和死區(qū)時間由外圍電路元件RT和CT共同決定,其工作原理在參考文獻[1]中有詳細的介紹,在此不再重述。圖5給出了鋸齒波發(fā)生器的原理示意圖。

  圖5中,參考電壓,UD,RT,F(xiàn)CHARG共同決定了電容的充電電流,而電流源G的加入與否則受X1的控制。當X1輸出為6.3V時,開關閉合,G為12mA,電容放電;當X1輸出為1.1V時,開關斷開,G為0mA,電容充電。為了較精確地控制開關的門限電平,其中采用了數(shù)字輸入輸出器件。

3.4輸出驅動電路

  圖6為輸出驅動電路的宏模型,由圖可以很容易分析出其工作的原理。其中,兩個三極管組成推挽式的輸出驅動。這是在構造宏模型時所做的簡化,輸入信號為該芯片內部邏輯輸出,對本電路來說是一個數(shù)字輸入信號。其輸出驅動信號受到箝位二極管VDCL的箝位,用以對開關管進行保護。

4仿真實例

  為了更好地理解和利用以上所構建的宏模型,下面以該模型為核心對圖7所示設計電路進行仿真。

Zy10.gif (8727 字節(jié))

圖10輸入電壓、電流波形與輸出電壓波形

  該PFC電路的技術指標如下:

  最大輸出功率:200W

  輸入電壓:220VAC50Hz

  輸出電壓范圍:380~400V

  開關頻率:fs=100kHz

  仿真的結果可總結為圖8、圖9、圖10及表3。其中圖9所示為穩(wěn)態(tài)情況下電流誤差放大器,鋸齒波發(fā)生器的鋸齒波,功率開關管的柵級驅動脈沖。由于開關工作頻率為100kHz所以該圖中只能看到部分波形,如果降低頻率為5kHz則可非常明顯地看出為SPWM波,如圖8所示。

  圖10所示為整流后的輸入電壓波形,整流后的輸入電流波形,功率級輸出電壓波形。從該圖中可以看到,輸出電壓還是比較理想的,在保留二倍頻諧波的情況下,基本不含高次諧波。輸入電流的波形在相位上與輸入電壓基本保持同相,波形的畸變也不大。表3對不同工頻電壓情況下的功率作了一個總結,可以看出其功率有了較大的改善。

表3不同工頻電壓下的性能

 輸出電壓輸出功率輸入功率功率因數(shù)
Uin=180Vac398V200W204W0.98
Uin=220Vac399V200W205W0.99
Uin=260Vac400V200W206W0.97

  總的說來,我們所構建的宏模型總體上是可行的,可以在實際電路設計仿真中使用。


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