基于L6562的高功率因数boost电路的设计

1、基于l6562的高功率因数boost电路的设计boost是一种升压，这种电路的优点是可以使输入延续，并且在囫囵输入的正弦周期都可以调制，因此可获得很高的功率因数；该电路的电流即为输入电流，因而简单调整；同时开关管门极驱动信号地与输出共地，故驱动容易；此外，因为输入电流延续，开关管的电流峰值较小，因此，对输入电压变幻适应性强。储能电感在boost电路起着关键的作用。普通而言，其感量较大，匝数较多，阻抗较大，简单引起电感饱和，发热量增强，严峻威逼产品的性能和寿命。因此，对于储能电感的设计，是boost电路的重点和难点之一。本文基于st公司的l6562设计了一种boost电路，并具体分析了磁性元器件

2、的设计办法。1 boost电路的基本原理boost电路拓扑1所示。图中，当开关管t导通时，电流，il流过电感线圈l，在电感线圈未饱和前，电流线性增强，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，此时，cout放电为负载提供能量；而当开关管t关断时，因为线圈中的磁能将转变线圈l两端的电压vl卡及性，以保持其电流il不突变。这样，线圈l转化的电压vl与电源vin串联，并以高于输出的电压向电容和负载供电，2所示是其电压和电流的关系图。图中，vcont为功率开关的控制信号，vi为mofet两端的电压，id为流过d的电流。以电流，il作为区别，boost电路的工作模式可分为延续模式、断续模式和临界模式三种。分析图

3、2，可得：式(2)即为boost电路工作于延续模式和临界模式下的基本公式。式(2)即为boost电路工作于延续模式和临界模式下的基本公式。2 临界状态下的boost-apfc电路设计基于l6562的临界工作模式下的boost-apfc电路的典型拓扑结构3所示，图4所示是其apfc工作原理波形图。利用boost电路实现高功率因数的原理是使输入电流尾随输入电压，并获得期望的输出电压。因此，控制电路所需的参量包括即时输入电压、输入电流及输出电压。乘法器衔接输入电流控制部分和输出电压控制部分，输出正弦信号。当输出电压偏离期望值，如输出电压跌落时，电压控制环节的输出电压增强，使乘法器的输出也相应增强，从

4、而使输入电流有效值也相应增强，以提供足够的能量。在此类控制模型中，输入电流的有效值由输出电压控制环节实现调制，而输入电流控制环节使输入电流保持正弦逻辑变幻，从而跟踪输入电压。本文在基于此类控制模型下，采纳st公司的l6562作为控制芯片，给出了boost-apfc电路的设计办法。l6562的引脚功能如下：inv：该引脚为电压误差的反相输入端和输出电压过压庇护输入端；comp：该引脚同时为电压误差放大器的输出端和芯片内部乘法器的一个输人端。反馈补偿网络接在该引脚与引脚inv之间；mult：该引脚为芯片内部乘法器的另一输入端；cs：该脚为芯片内部的反相输入端，可通过r6来检测mos管电流；zcd：

5、该脚为电感电流过零检测端，可通过一限流电阻接于boost电感的副边绕组。r7的选取应保证流入zcd引脚的电流不超过3 ma；gnd：该引脚为芯片地，芯片全部信号都以该引脚为参考，该引脚挺直与主电路地相连；gd：为mos管的驱动信号输出引脚。为避开mos管驱动信号震荡，普通在gd引脚与mos管的栅极之间衔接一十几欧姆到几十欧姆的电阻，电阻的大小由实际电路打算；vcc：芯片电源引脚。该引脚同时衔接于启动电路和电源电路。另外，在电路设计时，稳压管d2应选用15 v稳压管，电容c2应选用10f的电解电容；二极管d5应选用快复原二极管(如1n4148)；电阻r3应选用几百千欧的电阻。图5给出了由l656

6、2构成的apfc电源的实际。图中，输入沟通电经整流桥整流后变换为脉动直流，作为boost电路的输入；电容c4用以滤除电感电流中的高频信号，降低输入电流的谐波含量；电阻r1和r2构成电阻分压网络，用以确定输入电压的波形与相位，电容c10用以虑除3号引脚的高频干扰信号；boost电感l的一个副边绕组，一方面通过电阻r7将电感电流过零信号传递到芯片的5脚，另一方面作为芯片正常工作时的电源；芯片驱动信号通过电阻r8和r9连到mos管的门极；电阻r11作为电感电流检测电阻，用以采样电感电流的升高沿(mos管电流)，该电阻一端接于系统地，另一端同时接在mos管的源极，同时经电阻r10接至芯片的4脚；电阻r

7、5和r6构成电阻分压网络，同时形成输出电压的负反馈回路；电容c9衔接于芯片1、2脚之间，以组成电压环的补偿网络；电阻r4，电容c6，二极管d5，稳压管d6和boost电感的副边则共同构成芯片电源。3 boost电感的设计本设计采纳ap法则来设计boost电感。其原理是首先按照设计要求计算所需电感：式中，virms为输入电压有效值；vo为输出电压，fsw(min)为mos管的最小工作频率，通常在20khz以上；pi为输入功率。计算要求的ap值为：式中，ku为磁芯窗口利用率，jc为电流密度，il(pk)为电感电流峰值。按照(4)式的计算结果可挑选磁芯的ap值(大于ap_req，ap=aeaw，单位

8、为m4)。然后按照所选磁芯来计算原边匝数及所需气隙。副边匝数普通按10：1选取。4 试验波形分析为了验证以上设计的合理性，本文设定最小输入电压为187 v，最大输入电压为264 v，输入频率为50 hz，输出电压为400 v，pf=099，效率为87，输出功率265 w，最小工作频率为65 khz来举行实物试验，同时按照计算，并通过il(pk)=4653 ma来选取导线为mm，jc=4mm2，l=299 mh(l=27 mh时，验证最小频率为72 khz65 khz，可满足设计要求)。设ku=03，bmax=03t，由(4)式计算得：ap_req(min)=664×10-10m4这样，可挑选磁芯ee1665，其ap=75×10-10m4，可满足设计要求；而由(5)式计算得np=2181匝，取215匝，并验证bmax=0304t，气隙lgap=041 mm。按照以上计算参数所搭建的实验模型来举行的结果6所示。由图6可见，输入电流能良好的尾随输入电压，且电流电压相位差临近于零，故可实现高功率因数的控制。另外，mosfet的电流是一种高频三角波，其包络为输入电压。因为mosfet可实现软开关，能有效减小开关损耗。按照测试结果，该电路的pf可达0998以上，thd在5以下。5