全桥移相高功率因素开关电源设计

1、 全桥移相高功率因素开关电源设计 （AC-DC-AC-DC)1、整体设计框架图 全桥移相高功率因素开关电源前级采用有源功率因数校正技术满足对电源功率因数的要求，选用全桥移相电路作为主功率变换，从而可通过提高开关频率而提高电源的动态响应和缩小电源体积，利用耦合电感作为输出滤波电感，大大减小了输出电压纹波，自动限制输出电流值，提高电源输出动态响应，使电源在负载突变的情况下，没有大的输出电压过冲。下图即是其原理框图。主要由工频整流滤波电路、功率因素校正电路、全桥移相逆变电路、输出整流滤波电路、UC3854功率因素控制电路、UC3875PWM移相控制电路及驱动保护电路组成。 全桥移相高功率因素开关电源

2、总体框图2、开关变压器与功率器件选择2.1功率器件选择 输出功率P0有3KW，输出要求24V的稳定电压U0。这样额定输出电流Ip即： Ip=P0/U0=3KW/24V=125A效率要求在95%以上，所以，变压器的电压通过计算即： U=24V/95%=26V220V交流输入后经过整流电路整流输出 U=经过BOOST斩波电路的升压作用后，在斩波电路的输出端得到了450V的电压输出，同时，这个输出也是逆变电路的输入电压。在变压器的作用下，元边电压是450V，副边电压26V。这样话就要求变压器匝数比为17:1。副边电流为125A，通过计算，副边电流 I=125A/17=7.35A结果得到变压器的变压比

3、为17:1.流过IGBT的电流为7.35A，加在IGBT两端的正向电压为450V。2.2变压器的选择为了适应开关电源轻、小、薄的要求，需要增大其开关频率，但在大功率的情况下，频率月高，功率管开通与截止损耗也会增大。本电路选用电路原理图铁基纳米晶合金铁芯，它具有高导磁率，低损耗和优良的温度特性，广泛应用于推免或桥式高频大功率电源和开关电流中大的主变压器铁芯。3、电路原理图3.1主电路原理图： 全桥移相高频率因素开关电源的主电路主电路包括整流电路、Boost升压斩波电路组成的功率因数校正电路、移相逆变电路、输出整流电路。图中VT1、VT2是电压传感器，用于检测功率，因素校正电路的输入端和输出端电压

4、，作为UC3854的反馈电压。L1是Boost升压电感，同时作为UC3854的反馈电流传感器。为了提高电源的抗干扰能力，所有的电压和电流的检测都采用隔离方式，使主电路和控制电路完全隔离。3.2 UC3875控制电路及管脚图 UC3875功能引脚图 它有4个独立的输出驱动端可以直接驱动四只功率MOSFET管，如上图，其中OUTA和OUTB相位相反，OUTC和OUTD相位相反，而OUTC和OUTD相对于OUTA和OUTB的相位是可调的，也正是通过调节的大小来进行PWM控制的。UC3875 20脚管脚功能： UC3875芯片引脚说明 全桥开关电源UC3875外围控制电路图UC3875的1脚是基准电压

5、输出端，经R1,、R2分压后，接4脚误差放大器的同相输入端，作为输出给定电压基准，3脚误差放大器的反相端接输出电压的反馈端。2脚、3脚、4脚将内部误差放大器结成PI调节器，差值经放大送至移相脉宽控制器，控制A、B与C、D之间的相位，最终调整输出电压波形占空比，使电源稳定在预定值。当输出电压正常时，电压输出反馈端的电压和4脚的给定电压相等，UC3875的8、9脚和13、14脚两个桥臂的输出的驱动脉冲对应于给定移相角；当输出电压偏高时，输出反馈端的电压低于4脚的给定电压，UC3875的8、9脚和13、14脚两个桥臂的输出的驱动脉冲对应的移相角减小，使输出电压增加到稳定值。5脚是过电流故障封锁脚，连

6、接到过电流检测电路的取样电位器，当负载回路的电流值大于给定值，对应于电位器上的电压高于2.5V时，封锁输出驱动脉冲。6脚接电容形成软启动。16脚接Rt、Ct决定UC3875的内部振荡器频率。7脚、15脚分别接电容，电阻，决定UC3875两个桥臂的输出脉冲的死区时间。 全桥开关电源UC3875部分驱动电路 过电流检测电路3.3UC3854功率因素校正控制电路 控制电路采用功率因素校正专用集成电路UC3854，是一种高功率因素校正集成控制电路芯片。主要特点是：PWM升压电路，功率因素达到0.99，THD5%，适用于任何的开关器件，平均电流控制模式，恒频控制，精确的参数电压。 UC3854包括：电压

7、误差放大器，模拟乘法/除法器，电流放大器，固定频率脉宽调制器，功率MOS管的门级驱动器，过电流保护比较器，7.5V基准电压，以及软启动，输入电压前馈，输入电压钳位等。模拟乘法/除法器是功率因素校正芯片的核心，它的输入Imo反应了线电流，因此被作为基准电流。 电压误差放大器的输出范围为1-5.8V，当输出电压低于1V时，将会抑制乘法器的输出。电压误差放大器最大输出内部限定为5.8V是为了防止输出过冲；为了减小输入电压过低时差生的交越死区，交流输入端的标称电压是6V，同时还应用于电阻将端口与内基准连接起来，这样线电流的交越失真将最小。 UC3854内部结构框图UC3854的工作原理：UC3854包

8、括了采样平均电流型功因素控制必须的全部功能，主要电压放大器、模拟乘法器、电流放大器和定频脉宽调制器组成。此外还包含与功率MOSFET兼容的栅极驱动器、7.5V电压基准、总线预测器、加载赋能比较器、欠电压检测和过电压比较器。输出直流电压经分压网络取样传感器到11脚，输入到电压放大器（该放大器的阈值电压为7.5V）。为迫使AC输入电流跟随AC输入电压而变化，线路电流波形被取样后接到6脚。6脚的输入信号在乘法器中与电压放大器的输出相乘对电流控制回路产生一个参考信号。正比于整流电压的电压信号施加到8脚，平方后在乘法器中作为除数，横跨电流取样电阻的电压接到4脚和5脚，使AC线路电流紧紧跟随AC电压变化。这些控制输入信号通过乘法器及放大器去触发定频脉宽调制器来控制开关管的通断及脉宽的大小，达到提高功率因素的目的。 UC3854功率用因素校正及控制电路4、 心得与体会通过学习控制系统工作原理以及如何动态分析控制电路原理，我系统地分析UC3875以及UC3854控制电路设计原理，并对一级整流输入电流电压反馈，输出电压反馈、二级整流电压检测反馈电路、过电流保护电路的设计和分析，使电路的稳定性和安全性进一步提高。通过本次设计，加强了我对知识的掌握，使我对设计