一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)

1、西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)姓名：方磊申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：劉毅20090101摘要摘要功率因數(shù)校正（）技術(shù)是提高電子產(chǎn)品的功率因數(shù)、減少電網(wǎng)污染和降低諧波干擾的有效方法，所以如何提高開關(guān)電源的功率因數(shù)就成為目前設(shè)計(jì)應(yīng)用中的研究熱點(diǎn)之一。目前用于大功率場合的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，而適用于照明設(shè)備等小功率器件的技術(shù)的研究在近幾年才逐漸受到重視。為適應(yīng)國內(nèi)小功率用電設(shè)備的不斷普及，論文重點(diǎn)研究了低成本的控制器的設(shè)計(jì)方法。論文通過分析升壓型功率因數(shù)校正系統(tǒng)在臨界導(dǎo)通模式下的工作原理，設(shè)計(jì)了一種芯片，并詳細(xì)介紹了電路的實(shí)現(xiàn)過程。在設(shè)計(jì)過程

2、中，針對電壓控制環(huán)路中誤差放大器帶寬較窄的特點(diǎn)，在芯片內(nèi)部集成了過壓保護(hù)電路，能安全及時(shí)地處理過壓情況，以及為進(jìn)一步降低輸入電流零交越失真，設(shè)計(jì)了具有總諧波失真系數(shù)優(yōu)化功能的電路。并利用軟件，采用工藝，對芯片內(nèi)部各個(gè)模塊電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真，并對整體應(yīng)用電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該芯片的各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，具有很好的功率校正控制性能。關(guān)鍵詞：功率因數(shù)校正臨界導(dǎo)通模式總諧波失真系數(shù)仃，旨，伽印印，！印髂印曲甜印鋤孕饑昀叩鋤，印鋤，訓(xùn)鋤，鋤，弱鏟，仃印甌，觚觚，：聲明學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明西安電子科技大學(xué)秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)分和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工

3、作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果：也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切的法律責(zé)任。本人簽名：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明西安電子科技大學(xué)本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱和借閱論文；學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用

4、影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時(shí)本人保證，畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再攥寫的文章一律署名單位為西安電子科技大學(xué)。（保密的論文在解密后遵守此規(guī)定）本學(xué)位論文屬于保密，在一年解密后適用本授權(quán)書。本人簽名：導(dǎo)師簽名：第一章緒論弟一早三百匕第一章緒論電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性的高低。開關(guān)電源是目前電子設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的一種電源裝置，具有損耗低、效率高、電路簡單等顯著優(yōu)點(diǎn)【】，主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備、儀器儀表、通信設(shè)備和家用電器等中。開關(guān)電源功率因數(shù)校正（，）集成控制電路自世紀(jì)年代問世以來，引起了國內(nèi)外電源界的普遍關(guān)注，現(xiàn)已成為最具發(fā)

5、展前景和影響力的一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)品。近年來隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對開關(guān)電源的需求與日俱增，開關(guān)電源集成控制器已成為提高開關(guān)電源效率、減小電網(wǎng)污染的核心技術(shù)，開關(guān)電源的開發(fā)、研制和生產(chǎn)已成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽產(chǎn)業(yè)。隨著開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用，開關(guān)電源集成控制器顯示出了強(qiáng)大的生命力，它具有集成度高、性能價(jià)格比高、外圍電路簡單【】和性能指標(biāo)優(yōu)良等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為開發(fā)各類開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。為此，本文集合國內(nèi)外開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展方向和國內(nèi)現(xiàn)狀，系統(tǒng)介紹了開關(guān)電源技術(shù)的原理，重點(diǎn)介紹了有源功率因數(shù)校正中應(yīng)用于小功率中的電流臨界導(dǎo)通模式集成控制芯片。論文研究方向開關(guān)電源以其效率高、功率密度高

6、而在電源領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。開關(guān)電源多數(shù)是通過整流器與電力網(wǎng)相接的，經(jīng)典的整流器是由二極管組成的一個(gè)非線性電路，在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，成為電力公害。傳統(tǒng)的開關(guān)電源存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即功率因數(shù)較低，一般僅為，而且其無功分量基本上為高次諧波，其中三次諧波的幅度約為基波幅度的，五次諧波的幅度約為基波幅度的。開關(guān)電源已成為電網(wǎng)最主要的諧波源之一。針對高次諧波的危害，從年起國際上開始以立法的形式限制高次諧波，傳統(tǒng)的開關(guān)電源在此限制之列。我國國家技術(shù)監(jiān)督局在年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波。國際電工委員會（仃，）于年對諧波標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修正，另外還制定了標(biāo)準(zhǔn)，這些都對最大允許諧

7、波有了明確的規(guī)定。傳統(tǒng)整流器因諧波遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)而面臨前所未有的挑戰(zhàn)。一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)抑制開關(guān)電源產(chǎn)生諧波的方法由兩種：一種是被動(dòng)法，即采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或?yàn)V除諧波；二是主動(dòng)法，即設(shè)計(jì)新代高性能整流器，它具有輸入電流為正弦波、諧波含量低以及功率因數(shù)高等特點(diǎn)，即具有功率因數(shù)校正功能。國外改善開關(guān)電源功率因數(shù)工作的重點(diǎn)，主要是功率因數(shù)校正電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究和功率因數(shù)校正控制集成電路的開發(fā)，國內(nèi)一些廠家也做了類似的工作。采用功率因數(shù)校正電路的開關(guān)電源，器功率因數(shù)可達(dá)，近似于。隨著功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，開關(guān)變換技術(shù)突飛猛進(jìn)，年代，現(xiàn)代有源技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。由于變換器工作在高頻開

8、關(guān)狀態(tài)，這種有源功率因數(shù)校正技術(shù)具有體積小、重量輕、效率高、功率因數(shù)可接近等優(yōu)點(diǎn)。年代的有源功率因數(shù)校正技術(shù)可以說是基于變換器的功率因數(shù)校正年代，在此期間的研究工作主要集中在對工作在連續(xù)導(dǎo)電模式（）下的變換器的研究上。這類變換器的各種控制方式一般基于“乘法器”（）的原理。連續(xù)導(dǎo)電模式下的功率因數(shù)校正技術(shù)可以獲得很大的功率轉(zhuǎn)換容量，但是這種方式往往需要較復(fù)雜的控制方式和電路，而且在工藝要求上也比較高，所以這種控制器的集成度都不高。年代末提出了利用工作在不連續(xù)導(dǎo)電模式（）下的變換器進(jìn)行功率因數(shù)校正的技術(shù)，雖然這種控制方式和電路比較簡單，但是一般不適用于大功率的場合。進(jìn)入世紀(jì)年代以后，有源功率因數(shù)校

9、正技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在年開始在其會議論文集中專門設(shè)立了單相有源功率因數(shù)校正專題，這被視為單相有源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展的里程碑。此后，不斷有新穎的功率因數(shù)校正原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法出現(xiàn)。一些國家也相繼推出了技術(shù)成熟的專用集成電路。目前，國外一些較大的半導(dǎo)體公司（如、“等）都相繼開發(fā)、生產(chǎn)了各種功率因數(shù)校正（，簡稱）控制器專用集成電路，國內(nèi)的少數(shù)單位也做了類似的工作，但與國外產(chǎn)品相比，其市場競爭力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。近年來，我國提倡建設(shè)節(jié)約型社會，再加上電力供應(yīng)的短缺，功率因數(shù)校正電路得到了很大的發(fā)展，成為電力電子學(xué)研究的重要方向之一。隨著半導(dǎo)體和電源技術(shù)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高。高性能、高集

10、成度易于實(shí)現(xiàn)、響應(yīng)速度快、輸出紋波低，必定是有源功率因數(shù)校正電路的發(fā)展方向。當(dāng)然，只是交流電的前級穩(wěn)壓，一般不是直接為負(fù)載供電，后端還接上一個(gè)控制器或是穩(wěn)壓器。結(jié)合和的工作特性來優(yōu)化供電系統(tǒng)的性能，提高電源的利用率也是未來發(fā)展的趨向。另外在產(chǎn)品的電源輸入端加裝功率因數(shù)修正電路，勢必增加制造成本，這些費(fèi)用到最后一定會轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，因此廠商在節(jié)省成本的考慮之下，通常會以低價(jià)為重而不愿意讓客戶多花這些環(huán)保費(fèi)用，使得低能耗的產(chǎn)品不能順利走向市場。第一章緒論統(tǒng)計(jì)表明，電力的大約消耗在各種照明設(shè)備上，隨著熒光燈和高壓氣體放電燈等新型高效電光源的使用，高頻電子鎮(zhèn)流器成為必不可少的配套裝置。如果大量的低功率因

11、數(shù)的高頻電子鎮(zhèn)流器投入運(yùn)行，那么將使整個(gè)照明供電系統(tǒng)的可靠性大為降低，影響用電安全。因此為適應(yīng)國內(nèi)用電設(shè)備的不斷普及，研發(fā)低成本的變換器，變得越來越重要。從近些年的發(fā)展看，型變換器因具有輸入電流畸變小、效率高、拓?fù)浜唵巍⒖刂迫菀?、成本低、功率因?shù)高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是功率因數(shù)校正電路的首選結(jié)構(gòu)，應(yīng)用極其廣泛【】。按照電感電流的導(dǎo)通方式，型電路分為三種類型：電流連續(xù)導(dǎo)通模式（）【】、電流斷續(xù)導(dǎo)通模式（）和電流臨界導(dǎo)通模式（）。當(dāng)型變換器工作于電流斷續(xù)導(dǎo)通模式（）時(shí)，其開關(guān)上的電壓、電流應(yīng)力較大，而且為了保證高功率因數(shù)和低諧波畸變，輸出電壓一般較高，器件承受較大應(yīng)力，這給后級應(yīng)用帶來不便。而采用電流連續(xù)

12、導(dǎo)通模式（）時(shí)，需面臨二極管的反向恢復(fù)的問題，而且控制相對模式要復(fù)雜，不適用于小功率場合。臨界導(dǎo)通模式則介于連續(xù)模式和斷續(xù)模式之間，綜合性能最佳，具有功率因數(shù)高、功率開關(guān)管零電流導(dǎo)通、功率二極管的損耗小、控制電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。臨界導(dǎo)電模式功率因數(shù)校正技術(shù)正在逐步應(yīng)用于中、小功率設(shè)備的功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)中。目前國內(nèi)在小功率芯片的研發(fā)設(shè)計(jì)還處于起步階段，已有的商業(yè)化產(chǎn)品也集中在臺灣公司，但是大部分臺商都偏重于領(lǐng)域，主要產(chǎn)品包括線性穩(wěn)壓器、和功率，而提供完整電源產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)公司并不多。大陸的公司目前只能效仿早期臺商的模式，從低端的線性穩(wěn)壓器件切入電源管理芯片市場，或是采用較落后的工藝反向設(shè)計(jì)。中國作為

13、全球重要的家電生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國，更是需要加大對電源技術(shù)的研發(fā)投入?；谝陨夏康?，論文重點(diǎn)討論目前較為流行的臨界導(dǎo)通模式（）功率因數(shù)校正芯片的設(shè)計(jì)。臨界導(dǎo)通模式的芯片安照控制原理可分為兩類【，一類是使用乘法器來控制輸入電流的波形，這類芯片需要采樣整流輸入電壓波形，來得到一個(gè)與整流輸入電壓同相的正弦波形，以此來控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。另一類是不帶乘法器而采用變頻恒導(dǎo)通時(shí)間技術(shù)來控制功率開關(guān)管的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。在這兩種控制原理中，前者由于直接采樣輸入電壓，可以使得輸入電流的失真更小，所以本文著重研究了使用乘法器來控制輸入電流的控制原理。論文的主要工作與創(chuàng)新在論文工作期間，作者查閱了大量有關(guān)臨界導(dǎo)通模式

14、（）功率因數(shù)校正控制器的相關(guān)資料，較為系統(tǒng)的研究了臨界導(dǎo)通工作模式功率因數(shù)校正控制器芯一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)片的結(jié)構(gòu)和性能。在劉毅副教授的指導(dǎo)下，進(jìn)行了晶體管級的設(shè)計(jì)和仿真研究工作，有針對性的設(shè)計(jì)了一種工藝下的工作模式的控制器芯片。在功率因數(shù)校正控制芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，升壓型功率因數(shù)校正電路由于具有主電路結(jié)構(gòu)簡單，變換效率高，控制策略易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用；同時(shí)在小功率、低成本的應(yīng)用場合臨界導(dǎo)通模式具有較高的商業(yè)優(yōu)勢。為此論文通過分析升壓型功率因數(shù)校正系統(tǒng)在臨界導(dǎo)通模式下的峰值電流控制技術(shù)工作原理，設(shè)計(jì)了一種功率因數(shù)校正控制芯片一，并詳細(xì)介紹了電路的實(shí)現(xiàn)過程。在設(shè)計(jì)過程前，考慮

15、市場上應(yīng)用較廣泛的芯片結(jié)構(gòu)，就先確定了芯片需要實(shí)現(xiàn)的功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和封裝形式；并根據(jù)市場成本的要求確定了芯片將要采用的工藝。在設(shè)計(jì)過程中，針對具體的電壓控制環(huán)路中誤差放大器帶寬較窄的特點(diǎn)，在芯片內(nèi)部集成了過壓保護(hù)電路，能安全及時(shí)地處理過壓情況；以及為進(jìn)一步降低輸入電流零交越失真，設(shè)計(jì)了具有總諧波失真系數(shù)優(yōu)化功能的電路。在完成電路模塊設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)后，利用軟件、工藝（、）先對芯片內(nèi)部各個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證：然后結(jié)合外部應(yīng)用電路對整體電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該芯片中各個(gè)功能模塊電路均能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，整體電路也能很好的實(shí)現(xiàn)功率校正控制功能，并且電路中嵌入的過壓保護(hù)功能和總諧波失真

16、系數(shù)優(yōu)化功能也達(dá)到了預(yù)期的效果。最后，由于在工藝穩(wěn)定性和保護(hù)電路設(shè)計(jì)方面沒有太多的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)參考，在設(shè)計(jì)考慮上并不完善。在工藝穩(wěn)定性方面，由于時(shí)間上的限制，只是做到了對的管的考慮，而對電阻、電容和的管等器件并沒有考慮；在保護(hù)電路方面，只是采用典型的電路結(jié)構(gòu)，并沒有很好的方法通過仿真來驗(yàn)證。論文的章節(jié)安排論文共分為四章。第一章主要介紹論文的背景、國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r以及論文的研究工作；第二章主要介紹了功率因數(shù)校正的基本原理和控制方法等相關(guān)知識：第三章主要介紹芯片的系統(tǒng)指標(biāo)、穩(wěn)定性的要求以及芯片的結(jié)構(gòu)框架，并詳細(xì)介紹芯片中關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)；第四章主要介紹芯片的整體仿真驗(yàn)證：最后結(jié)束語闡述了作者創(chuàng)造性工作

17、在本研究領(lǐng)域的地位和作用，對存在的問題和不足應(yīng)給予客觀的說明。第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高品質(zhì)的電力供需，一直是全球各國所想要達(dá)到的目標(biāo)【】。然而大量的興建電廠，并非解決問題的唯一途徑。在提高電力供給能量的同時(shí)，抑制諧波對公共電網(wǎng)的污染，提高電器產(chǎn)品的功率因數(shù)或效率，使有限的電能得到充分地利用，才是有效解決問題的方法。本章重點(diǎn)介紹功率因數(shù)校正的基本理論、工作原理、控制方法以及有源功率因數(shù)校正的基本特性。功率因數(shù)校正的基本理論功率因數(shù)的定義根據(jù)電工學(xué)的基本理論，功率因數(shù)（）定義為有功功率（）與視在功率（）的比值，用公式表示為阡：蘭：必：生咝：茲（）、式中：為輸入

18、電流基波有效值；厶為電網(wǎng)電流有效值，厶印厶，其中，厶，。為輸入電流各次諧波有效值；為輸入電壓基波有效值；為輸入電流的波形畸變因數(shù)；識為基波電壓和基波電流的位移因數(shù)。可見，功率因數(shù)由輸入電流的波形畸變因數(shù)以及基波電壓和基波電流的位移因數(shù)破決定。識越小，則設(shè)備的無功功率越大，設(shè)備利用率越低，導(dǎo)線和變壓器繞組的損耗越大；，越小，表示設(shè)備輸入電流諧波分量越大，將造成電流波形畸變，對電網(wǎng)造成污染，使功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)會造成電子設(shè)備損壞。通常無源電容濾波二極管整流電路輸入端的功率因數(shù)只能達(dá)到左右。由式（）可見，抑制諧波分量即可達(dá)到減小、提高功率因數(shù)的目的。因此，可以定性地說諧波的抑制電路就是功率因數(shù)校正

19、電路（實(shí)際上二者有所區(qū)別）。如何抑制和消除諧波對公共電網(wǎng)的污染、提高功率因數(shù)已成為當(dāng)今國內(nèi)外電源界研究的重要課題。技術(shù)應(yīng)用到新型開關(guān)電源中，己成為新一代開關(guān)電源的主要標(biāo)志之一。一種臨界導(dǎo)通模式功率天數(shù)校正電路設(shè)計(jì)功率因數(shù)校正（）功率因數(shù)校正的基本原理波寬度調(diào)變技術(shù)（）技術(shù)來調(diào)整輸入功率的大小，以供應(yīng)適當(dāng)?shù)呢?fù)載所需功率。脈沖波寬度調(diào)變器控制切換開關(guān)（通常利用功率開關(guān)管來完成）成平滑的直流輸出電壓。這個(gè)輸出電壓隨即與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，所產(chǎn)生的電壓差回饋至控制器。這個(gè)誤差電壓信號用來改變脈沖波寬度的大小，如果正常輸出值。電路也是利用這個(gè)方法，但是加入了一個(gè)先進(jìn)的元件，使得來自交流電源是說，當(dāng)交流

20、電壓較高時(shí)，電路就從交流電源吸取較多的功率；反之，若交流電壓較低，則吸收較少的功率，如此可以抑制交流電流諧波的產(chǎn)生。（）功率因數(shù)校正技術(shù)的分類根據(jù)電網(wǎng)供電方式，電路可分為單相電路和三相電路；根據(jù)電路構(gòu)成，電路可分為無源電路和有源（）電路。無源功率因數(shù)校正電路通常由大容量的電感、電容和工作于工頻電源的整流器組成。有源功率因數(shù)校正電路往往工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，他們的體積較小，重量，較輕，其功率比無源功率因數(shù)校正電路的效率高。技術(shù)有多種分類方法，一般認(rèn)為有兩種基本的有源技術(shù)，其中一種時(shí)變換器工作在連續(xù)導(dǎo)電模式下的乘法器型技術(shù)，另一種時(shí)變換器工作在不連續(xù)導(dǎo)電模式下電壓跟隨器型技術(shù)。乘法器型技術(shù)的基本原理

21、是變換器工作在連續(xù)導(dǎo)電模式，電感電流就是輸入電流。電感電流被采樣并被控制，使其幅值和與輸入電壓同相位的正弦參考信號成正比，從而達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。乘法器型電路還可以根據(jù)輸出電壓反饋信號，利用一個(gè)乘法器電路來控制正弦參考電流信號，從而獲得可調(diào)整的輸出電壓?；镜碾妷焊S器型電路中的變換器工作在不連續(xù)導(dǎo)電模式，其開關(guān)由輸出電壓誤差信號控制，開關(guān)周期為常數(shù)。由于峰值電感電流基本上正比于輸入第二章功率因數(shù)校正伊設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電壓，因此輸入電流波形自然與輸入電壓波形相同。功率因數(shù)校正技術(shù)控制方法分析功率因數(shù)校正的基本原理，就是通過校正電路，使交流輸入電流波形完全跟隨交流輸入電壓波形，也就是使輸入電流和輸入

22、電壓同相位，即輸入電流與輸入電壓同頻同相來達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。對開關(guān)電源而言，常規(guī)的整流裝置由橋式整流器【】和大容量的濾波電容組成，圖是交流電經(jīng)過兩級開關(guān)整流器整流后轉(zhuǎn)換成用電器負(fù)載能夠使用的直流電的工作原理框圖。在圖所示的電路中，只有當(dāng)線路輸入峰值電壓大于濾波電容兩端的電壓加上整流二極管的導(dǎo)通電壓時(shí)，整流二極管中才會有電流流過。因此輸入電流中就會含有大量的高次諧波電流分量。若不在整流器前端加入功率因數(shù)校正電路的話，這些高次諧波電流分量將會使得整個(gè)供電線路的功率因數(shù)低至。圖開關(guān)電源整流工作原理框圖正如前面所介紹的，常用的功率因數(shù)校正方法主要有有源功率因數(shù)校正和無源功率因數(shù)校正兩大類。有源功

23、率因數(shù)校正又有分立元器件和集成電路構(gòu)成之分，由分立元器件和集成電路組成的有源功率因數(shù)校正電路又有許多種不同的電路形式。而由于采用集成電路組成的有源功率因數(shù)校正電路具有工作可靠、使用性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以采用集成電路組成的有源功率因數(shù)校正電路得到了廣泛的應(yīng)用。有源功率因數(shù)校正電路組成較復(fù)雜、成本較高，但是功率因數(shù)校正效果較好。無源功率因數(shù)校正電路基本上是利用無源分立元件組成，無源功率因數(shù)校正電路由于成本低、功率因數(shù)較高，所以只要對諧波電流控制適當(dāng)?shù)脑?，也可以滿足應(yīng)用設(shè)計(jì)要求。按照軟開關(guān)【（）特性，功率因數(shù)校正技術(shù)可以分為零電流開關(guān)功率因數(shù)校正技術(shù)和零電壓開關(guān)功率因數(shù)校正技術(shù)。按照實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的具

24、體方法，每一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)一種軟開關(guān)功率因數(shù)校正技術(shù)又可以進(jìn)一步劃分為并聯(lián)諧振型、串聯(lián)諧振型和準(zhǔn)諧振型等。無源功率因數(shù)校正（）單相整流電路的無源功率因數(shù)校正技術(shù)是在整流電路中用濾波器來增加整流橋?qū)ń?，從而降低電流諧波，提高功率因數(shù)。無源功率因數(shù)校正由于采用電感、電容、二極管等元器件代替了價(jià)格較高的有源器件，因而使開關(guān)電源的成本降低。雖然采用無源功率因數(shù)校正技術(shù)所得到的功率因數(shù)不如有源功率因數(shù)校正電路高，但仍然能使電路的功率因數(shù)提高到，輸入電流的諧波含量下降到以下，因而這種技術(shù)在中小功率的電子設(shè)備中被廣泛使用【。但是無源功率因數(shù)校正還存在著諸如波峰系數(shù)與輸入電流的諧波含量較

25、高等技術(shù)問題，仍需要進(jìn)一步的改進(jìn)。無源電路同時(shí)作為整流電路的前端濾波器工作在工頻（）狀態(tài)下，使用的電容和鐵芯電感處于工頻的低通或帶通狀態(tài)，因而濾波器的體積和重量比較大。由于尺寸和重量都較大，在大多數(shù)情況下會增加直流輸出阻抗。一些簡單的無源是非常經(jīng)濟(jì)的，它們在許多低成本的電力電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。為了滿足新版電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出了一種新的無源電路。這個(gè)電路減小了基本濾波器的濾波電感，相應(yīng)的降低了成本，同時(shí)新電路也取得了較高的功率因數(shù)。圖新型無源電路典型的新型無源功率因數(shù)校正電路是在橋式整流電路之后加入一種利用電容和二極管網(wǎng)絡(luò)組成的“部分濾波器”，構(gòu)成“填谷）方式實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的目的，其

26、基本結(jié)構(gòu)如圖所示。其基本結(jié)構(gòu)是采用兩個(gè)濾波電容、和二極管組成。當(dāng)輸入電壓高于和兩端的電壓時(shí)，兩個(gè)電容處于串聯(lián)充電狀態(tài)；當(dāng)輸入電壓低于電容、兩端的電壓時(shí)，兩個(gè)電容處于并聯(lián)放電狀態(tài)。由第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)于電容和二極管組成的充放電網(wǎng)絡(luò)增大整流二極管的導(dǎo)通角，可以改善輸入電流的波形，從而提高功率因數(shù)，但其代價(jià)是不能很好地降低輸入電流的諧波分量，直流電壓包絡(luò)在輸入電壓最大值和最大值的一半之間脈動(dòng)。通常只適用于電子鎮(zhèn)流器和中小功率開關(guān)電源。雖然無源功率因數(shù)校正具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)，但其所需濾波電容和濾波電感的尺寸大、且運(yùn)行情況受系統(tǒng)阻抗的影響，有源功率因數(shù)校正（

27、）有源功率因數(shù)校正（）是減小由于電器裝置而引入的高次諧波成分對電網(wǎng)的污染和提高電氣裝置的值的一種行之有效的辦法。在電路中，電感位于交流電供電整流電路和輸出濾波電路之間，輸出負(fù)載端接一大容量的濾波電容。能對變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償【，而且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗和負(fù)載阻抗的影響，所以和無源功率因數(shù)校正補(bǔ)償相比，具有補(bǔ)償特性好的優(yōu)點(diǎn)。的基本原理是通過控制電路強(qiáng)迫交流輸入電流波形跟蹤交流輸入電壓波形，從而實(shí)現(xiàn)交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓波形同步，其作用相當(dāng)于一個(gè)純電阻，所以有源功率因數(shù)校正（）又叫做電阻仿真器。由于半導(dǎo)體制造加工技術(shù)的快速進(jìn)步，分立半導(dǎo)體器件和集成電路的造價(jià)不斷降低，有源

28、功率因數(shù)校正技術(shù)由于它技術(shù)性能好的優(yōu)點(diǎn)，得到了更加廣泛的應(yīng)用。由于有源功率因數(shù)校正（）技術(shù)具有補(bǔ)償特性好的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中占有絕對優(yōu)勢，電路形式多樣，控制集成電路品種齊全。有源功率因數(shù)校正（）是抑制諧波電流、提高功率因數(shù)的有效方法。一般的有源功率因數(shù)校正電路有兩個(gè)反饋控制環(huán)路：輸入電流控制環(huán)路和輸出電壓控制環(huán)路。按照電路結(jié)構(gòu)劃分，有源功率因數(shù)校正（）可以分為：）降壓式：因工作噪聲大、濾波困難、功率開關(guān)管上的電壓應(yīng)力大、控制驅(qū)動(dòng)電平浮動(dòng)，所以很少被采用。）升降壓式：需要兩個(gè)功率開關(guān)管，其中一個(gè)功率開關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)信號浮動(dòng)，電路復(fù)雜，因此也較少采用。）反激式：輸出信號與輸入信號隔離、輸出電壓可以

29、任意選擇、簡單的電壓模控制，適用于以下電源或電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)校正場合。）升壓式：采用簡單的電流模控制，具有值高、小、驅(qū)動(dòng)電路簡單、效率高的優(yōu)點(diǎn)，適用于功率范圍的功率因數(shù)校正應(yīng)用場合，應(yīng)用最為廣泛。一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)如果按照控制輸入電流的工作原理劃分的話，又可以分為：）平均電流型：工作頻率固定、輸入電流連續(xù)、開關(guān)管電流的有效值較小、濾波器的體積較小、能抑制開關(guān)噪聲、輸入電流波形失真小。但是控制電路復(fù)雜，需要用到乘法器和除法器模塊。）滯環(huán)電流型【】：電流波形平均值取決于電感輸入電流波形?？刂齐娐繁容^簡單、電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、限流能力強(qiáng)，但滯環(huán)寬度對開關(guān)頻率和系統(tǒng)影響較大，需要

30、合理選取。）峰值電流型：工作頻率變化、輸入電流不連續(xù)、控制電路簡單、小，但是電流峰值與電流平均值之間存在誤差、且電流峰值對噪聲較為敏感，容易受到諧波干擾。有源功率因數(shù)校正具有以下特點(diǎn)：）平滑的交流輸入電流波形，較小的高頻諧波電流成分交流電流過零點(diǎn)平滑，無較大的間斷啟動(dòng)時(shí)輸出直流電壓的超調(diào)量小，可以控制在的范圍內(nèi)，啟動(dòng)速度快）良好的直流輸出穩(wěn)定性，在各種條件下不會產(chǎn)生自激空載時(shí)直流輸出電壓的上升量不超過額定值的高功率因數(shù)，高達(dá)以上較低的總諧波失真系數(shù)，小于較寬的輸入電壓范圍可達(dá)磁性元件體積小有源功率因數(shù)校正的缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜、電路的總體工作效率較低、電磁輻射干擾較大、造價(jià)也較無源功率因數(shù)校正電

31、路高。有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法有源功率因數(shù)校正（）方法是指直接采用有源開關(guān)或技術(shù)，在整流器和容性或感性負(fù)載之間接入一個(gè)開關(guān)變換器，使整流器的負(fù)載近似為阻性，采用電流反饋技術(shù)，并利用附加電路對輸入電流進(jìn)行整形，使交流輸入電流的波形跟隨交流輸入電壓波形。相比其它功率因數(shù)校正方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：總諧波失真小、可得到高達(dá)的功率因數(shù)、可在較寬的輸入電壓范圍和帶寬內(nèi)工作、輸出電壓穩(wěn)定、體積小、重量輕、損耗功率小、相對無源功率因數(shù)校正電路的效率高】。有源功率因數(shù)校正（）分類的方法有許多種，按照控制方法劃分，可以第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)分為脈沖寬度調(diào)制（）、脈沖頻率調(diào)制（）、單環(huán)電壓反饋控制、雙環(huán)

32、電流反饋控制和數(shù)字控制等。根據(jù)電感電流是否連續(xù)，電路的工作模式又可分為連續(xù)導(dǎo)通模式（）、非連續(xù)導(dǎo)通模式（）和介于兩者之間的臨界導(dǎo)通模式（）。有源功率因數(shù)校正電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有源功率因數(shù)校正電路的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常采用變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)【】。其中升壓型（）結(jié)構(gòu)由于具有電感電流連續(xù)【、儲能電感也可用作濾波電感來抑制和噪聲、電流波形畸變小輸出功率大及功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以使用較為廣泛。故有源功率因數(shù)校正電路的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用升壓型（）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖升壓型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示，輸入電流始終等于電感上的電流，因此輸入電流可以處于連續(xù)狀態(tài)，這一點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)大功率的功能時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢。同時(shí)，由

33、于輸入電流可以處于連續(xù)狀態(tài)，因此輸入電流的紋波較小，可防止電網(wǎng)對主電路的高頻瞬態(tài)沖擊，小，降低了對濾波電路的要求。由于功率開關(guān)管的源極電位始終為零（忽略功率開關(guān)管的導(dǎo)通壓降），因此功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號容易控制，而且開關(guān)器件所需承受的反向電壓也不會超過輸出電壓值。正是因?yàn)樾妥儞Q器具有以上一些特點(diǎn)，因而在電路中得到了廣泛的應(yīng)用【】。臨界導(dǎo)通模式下的峰值電流控制技術(shù)在連續(xù)導(dǎo)通模式下【¨，輸入電流和輸出電壓的紋波都比較小，適用于大功率、大電流的產(chǎn)品。但是如果不采用零轉(zhuǎn)換軟開關(guān)電路，將產(chǎn)生嚴(yán)重的整流器反向恢復(fù)損耗問題。當(dāng)然，采用軟開關(guān)技術(shù)又會增加電路的復(fù)雜度、制作成本也會提高，一種臨界導(dǎo)通模式

34、功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)因此這種類型多采用乘法器來實(shí)現(xiàn)校正功能。非連續(xù)導(dǎo)通模式有很明顯的缺點(diǎn)：輸入電流的紋波比較大，因而開關(guān)的損耗很大，使開關(guān)的使用壽命降低，而且輸出電壓的紋波也比較大，對負(fù)載有一定的影響。其功率因數(shù)值依賴于輸入電壓和輸出電壓的比值，因此一般只適用于對功率因數(shù)要求不高，功率較小的場合。這種類型多采用電壓跟隨技術(shù)。在臨界導(dǎo)通模式下，輸入電流和輸出電壓的紋波與連續(xù)導(dǎo)通模式相比都較大，這是由于頻率可變也存在潛在的問題。但是優(yōu)點(diǎn)如下【】：（）由于功率開關(guān)管在電感電流為零時(shí)導(dǎo)通，大大降低了導(dǎo)通損耗和續(xù)流二極管反向恢復(fù)時(shí)的損耗；（）臨界導(dǎo)通模式將電感電流保持在連續(xù)和非連續(xù)的邊界；（）由于每個(gè)開

35、關(guān)周期都在電感電流放電至零時(shí)結(jié)束，則只需對電壓環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。與非連續(xù)導(dǎo)通模式相比，臨界導(dǎo)通模式的輸入電流和輸出電壓紋波都比較小、功率因數(shù)也比較高、但電路結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，控制也相對復(fù)雜，成本較高?？梢哉f，臨界導(dǎo)通模式是連續(xù)導(dǎo)通模式和非連續(xù)導(dǎo)通模式的有益折衷。與電壓模式控制方法相比，電流模式控制方法具有較好的電源電壓和負(fù)載調(diào)整特性、響應(yīng)速度更快，因此在電路中得到廣泛的使用。電流模式控制方法主要包括了平均電流控制、峰值電流控制、滯環(huán)電流控制、單周期控制、非線性載波控制等，其中以前兩個(gè)的應(yīng)用最為廣泛。下面主要針對本文采用的峰值電流控制技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。在臨界導(dǎo)通模式下，電路通常采用峰值電流控制技術(shù)。它

36、的電流上限是一個(gè)正弦基準(zhǔn)電流，由誤差放大信號與輸入電壓經(jīng)全橋整流后的分壓信號相乘后獲得，下限則為零。采用峰值電流控制的型變換器基本結(jié)構(gòu)如圖所示。交流輸入電壓經(jīng)過橋式整流后得到，玳通過、分壓取樣后作為乘法器的一個(gè)輸入信號，而輸出電壓的反饋信號和參考電壓經(jīng)過誤差放大器比較放大后得到信號，是乘法器的另一個(gè)輸入信號。在穩(wěn)定狀態(tài)下，誤差放大器的輸出電壓在半個(gè)工頻周期內(nèi)將保持恒定，乘法器的輸出信號將跟隨整流后的正弦電壓變化。該信號將作為基準(zhǔn)信號輸入到電流比較器的反相端，而開關(guān)管上的電流取樣信號則作為電流比較器同相端的輸入信號，當(dāng)電感的電流值為峰值，即同相端的信號幅值達(dá)到反相端的信號幅值時(shí)，通過塔觸發(fā)器輸出

37、一個(gè)復(fù)位信號，關(guān)斷功率開關(guān)管，使電感電流開始下降。當(dāng)構(gòu)成的零電流檢測電路檢測到電感電流下降到零時(shí)；則通過觸發(fā)器輸出一個(gè)置位信號，開啟功率開關(guān)管，電感電流開始上升。通過這樣反復(fù)的開關(guān)過程，就可以使輸入電流波形與輸入電壓的波形基本一致，達(dá)到功率因數(shù)校正目的。第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖采用峰值電流控制的型變換器綜上所述，針對中小功率領(lǐng)域，本設(shè)計(jì)采用升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，臨界導(dǎo)通模式與峰值電流控制技術(shù)的結(jié)合，這也是當(dāng)前主流產(chǎn)品的核心技術(shù)。升壓型峰值電流模穩(wěn)態(tài)分析【】眾所周知，交流電網(wǎng)電壓般采用的工頻，經(jīng)全橋整流后得到的半正弦波。該頻率比功率開關(guān)管的開關(guān)頻率（幾十幾個(gè)）小得多，所以在功率開關(guān)管的一個(gè)或幾

38、個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，可以近似認(rèn)為輸入電壓是不變的，因此本設(shè)計(jì)的穩(wěn)態(tài)分析都按照直流穩(wěn)態(tài)分析進(jìn)行。）單個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的基本特性【】【】首先針對升壓型結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，設(shè)某一時(shí)刻整流后的電網(wǎng)輸入電壓為。升壓變換器使輸出電壓高于輸入電壓，若使用管作為開關(guān)器件，其電路結(jié)構(gòu)如圖所示。臨界導(dǎo)通工作模式分為兩個(gè)階段（如圖所示）：第一階段為開關(guān)導(dǎo)通階段，阿：第二階段為開關(guān)斷開階段，蜘町。（其中：為功率開關(guān)管的開關(guān)周期，伽為一個(gè)周期內(nèi)的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，為一個(gè)周期內(nèi)的開關(guān)關(guān)斷時(shí)一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)間。）爰弋：一！圖電感電壓和電感電流波形（）開關(guān)導(dǎo)通階段（噸傭）當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，由于管源漏間的壓降】艮小，所以二極

39、管反向截止，等效電路如圖所示。廣圖導(dǎo)通等效圖。屹一假設(shè)電感在此過程未飽和，則電感電流就從零線性上升到，即：上扣乏乙乩苦（）（）第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電感儲存能量：拋）簪的放電時(shí)間。億、輸出電容給負(fù)載提供輸出電流，選擇適當(dāng)大小的輸出電容值來保證足夠（）開關(guān)關(guān)斷階段（）第二階段等效電路如圖所示。場圖關(guān)斷等效圖町因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔儯姼袃啥穗妷悍聪?，方向如圖所示，此時(shí)電流流過電感、二極管、輸出電容和負(fù)載。在下一個(gè)周期開關(guān)重新導(dǎo)通之前，電感電流線性下降，電感通過二極管把儲存的能量給輸出電容充電，使得輸出電壓高于輸入電壓，電感兩端的電壓為：一上等。夠（）亂彘因?yàn)閮蓚€(gè)階段電感紋波電流相等：畢：翌

40、掣上叨（）、令為一個(gè)周期內(nèi)的開關(guān)導(dǎo)通占空比，則有乙和碭（一）丁，將乙。和代入式（）可得：圪尚（）一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)由于，則輸入輸出電壓關(guān)系為，這是圖所示的電路結(jié)構(gòu)被稱作型變換器的原因。）半個(gè)工頻周期內(nèi)的基本特性將上面的分析拓展到半個(gè)工頻周期。設(shè)為交流輸入電壓有效值，國為交流輸入電壓的角頻率，則正弦交流輸入電壓經(jīng)橋式整流后的瞬時(shí)值可表示為：（）¨一謝（予糾萬（）對于采用峰值電流控制的型（可參照圖），由于乘法器的引入，峰值電流比較器的基準(zhǔn)信號與輸入電壓整流后的信號（）同頻同相，所以電感峰值電流（）在半個(gè)工頻周期內(nèi)必然呈現(xiàn)一種與（）同頻同相的正弦包絡(luò)。又因?yàn)殚_關(guān)周期遠(yuǎn)小于

41、半個(gè)工頻周期，可以近似認(rèn)為電感電流）的平均值（）就是輸入電流（），而由前面的分析可知，電感平均電流為峰值電流的一半，所以：（）：乙礦（）：掣（）這樣就實(shí)現(xiàn)了輸入電流與輸入電壓同頻同相，從理論上講，功率因數(shù)可以達(dá)到近似。設(shè)焉為輸入功率，胱為電感峰值電流在半個(gè)工頻周期內(nèi)的最大值，則：壓筍（）麒研將式（）、（一）代入式（）、（）可得：（倒萬）（）（）：墨壘：！里型：竺形。研¨一（）巖酵（）再將式（）代入式（）、（），就可得到半個(gè)工頻周期內(nèi)的瞬時(shí)開關(guān)頻率：厶（耐）。壺：型：！堡二型至：蘭竺：墅里型三易一，、（）第二章功率因數(shù)校正（）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)由式（）（）可以看出，在臨界導(dǎo)通模式下，外部功率開關(guān)

42、管的導(dǎo)通時(shí)間恒定，頻率可變。當(dāng)交流輸入電壓最大時(shí)（研三），開關(guān)頻率最?。唤涣鬏斎腚妷哼^零時(shí)（緲扣?；蚬θf），開關(guān)頻率最大口】【。半個(gè)工頻周期（用孚表示）內(nèi)的電庶申流和功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖波形如圖所示。（）圖電感電流和功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖波形第三章芯片系統(tǒng)方案與模塊設(shè)計(jì)第三章芯片系統(tǒng)方案與模塊設(shè)計(jì)前章介紹了控制的基礎(chǔ)，以及臨界導(dǎo)通模式下峰值電流控制方法的原理，并對電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步的討論，本章將基于之前的內(nèi)容，設(shè)計(jì)一款控制芯片，并采用“工藝對各個(gè)功能模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案要設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路芯片，首先要從系統(tǒng)角度來確定其技術(shù)指標(biāo)以及性能要求，然后對其進(jìn)行功能模塊的劃分，從晶體管級對各個(gè)模

43、塊的功能加以實(shí)現(xiàn)，最后通過器件物理層實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的功能。本章首先列出了芯片的功能和性能設(shè)計(jì)要求，然后詳細(xì)討論了芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。芯片的功能設(shè)計(jì)要求根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和市場需求，芯片主要功能及特點(diǎn)為：臨界導(dǎo)通模式控制的變換器具有皿優(yōu)化功能的內(nèi)部乘法器輸出電壓過壓保護(hù)較寬的電源電壓范圍低啟動(dòng)電流（釁）低靜態(tài)電流（）精度的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓芯片主要引腳功能如下：仆：誤差放大器的反相輸入引腳。變換器的輸出電壓通過電阻分壓器反、饋回該引腳。御：誤差放大器的輸出引腳。該引腳和引腳之間接有補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，用來確保電壓控制環(huán)路的穩(wěn)定、高功率因數(shù)和低。：乘法器電路的輸入引腳。交流輸入市電經(jīng)整流后輸出的電壓經(jīng)電阻分一種臨界導(dǎo)

44、通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)壓取樣后連接至該引腳，為電流控制環(huán)路提供正弦參考電壓信號。：電流檢測控制環(huán)路輸入引腳。外部功率開關(guān)管的電流經(jīng)電阻檢測后形成檢測電壓輸入至該引腳，與由乘法器產(chǎn)生的內(nèi)部正弦參考電壓相比較，決定外部功率開關(guān)管的關(guān)斷與否。：零電流檢測輸入引腳，當(dāng)檢測到電感上流過的電流為零時(shí)，觸發(fā)外部功率開關(guān)管導(dǎo)通。：芯片地引腳。：外部功率開關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)引腳。該引腳的高電平被筘在，以避免在供電電源過高時(shí)損壞外部功率開關(guān)管。：電源供電引腳。芯片的供電電源具有較寬的變化范圍，最高值可達(dá)。系統(tǒng)框圖及工作原理圖系統(tǒng)框圖圖中介紹了系統(tǒng)所必需的基準(zhǔn)電壓、誤差放大器、峰值電流比較器、零電流比較器、乘法器、

45、邏輯控制等模塊，以及系統(tǒng)的自我保護(hù)、故障處理等模塊，并詳細(xì)說明了各個(gè)模塊的功能以及系統(tǒng)的工作原理。該芯片采用升壓型臨界導(dǎo)通工作模式，峰值電流模控制技術(shù)。輸出電壓經(jīng)電阻第三章芯片系統(tǒng)方案與模塊設(shè)計(jì)分壓后接至誤差放大器的反相端，與內(nèi)部產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行差分放大后接至乘法器；通過內(nèi)部乘法器（）來采樣輸入電壓，與誤差放大器的輸出電壓相乘后形成正弦電壓基準(zhǔn)；通過外部采樣電阻檢測峰值電感電流并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，通過峰值電流比較器來確定外部功率開關(guān)管的關(guān)斷與否。當(dāng)升壓電感上的充電電流達(dá)到峰值時(shí)，由峰值電流比較器輸出控制信號，關(guān)斷外部功率開關(guān)管，升壓電感開始放電；當(dāng)電感電流下降到零時(shí)，由零電流比較器輸出控制

46、信號，開啟外部功率開關(guān)管，升壓電感再次開始充電。內(nèi)部的乘法器中包含了一個(gè)專門的皿優(yōu)化電路【，這個(gè)電路的引入能夠在較大的負(fù)載范圍內(nèi)減少交流輸入電流信號的交越失真，并能在較寬范圍的輸入電源下保證極低的皿。在芯片內(nèi)部集成了有效的過壓保護(hù)電路，能安全及時(shí)地分別處理動(dòng)態(tài)和靜態(tài)過壓情況（芯片啟動(dòng)時(shí)或負(fù)載斷開時(shí)）。該芯片共包括十一個(gè)模塊，簡要介紹如下：（）基準(zhǔn)模塊：（）產(chǎn)生左右的齊納電壓基準(zhǔn)，作為芯片大部分模塊的電源；（）產(chǎn)生帶隙基準(zhǔn)電壓，經(jīng)電阻分壓后為芯片各模塊提供高精度的帶隙基準(zhǔn)電壓。（）欠壓鎖定模塊：當(dāng)?shù)陀跁r(shí)，芯片停止工作，同時(shí)功率開關(guān)管也被關(guān)斷。當(dāng)高于時(shí)，芯片正常工作。（）誤差放大器模塊：將變換器的

47、輸出電壓經(jīng)電阻分壓后的反饋信號心與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓差分放大，輸出信號至乘法器模塊調(diào)節(jié)峰值電流比較器的正弦電壓基準(zhǔn)信號幅度，從而穩(wěn)定變換器的輸出電壓。（）乘法器模塊：將誤差放大器的輸出信號與交流輸入電壓經(jīng)整流分壓后的信號相乘，產(chǎn)生峰值電流比較器所需要的正弦電壓基準(zhǔn)信號。（）過壓保護(hù)模塊：提供有效的過壓保護(hù)功能：（）：“快速制動(dòng)”信號達(dá)到翻轉(zhuǎn)閾值時(shí)輸出控制信號關(guān)斷外部功率開關(guān)管。（）：“軟制動(dòng)”信號達(dá)到翻轉(zhuǎn)閾值時(shí)輸出信號降低乘法器的輸出電壓。（）：靜態(tài)過壓檢測信號高于內(nèi)部施密特觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)閡值時(shí)輸出控制信號關(guān)斷外部功率開關(guān)管。（）零電流檢測模塊：當(dāng)檢測到外部電感電流為零時(shí)，輸出置位信號到邏輯控制模塊，使功率開關(guān)管導(dǎo)通，進(jìn)而對電感再次充電。（）峰值電流比較器模塊：將電感電流檢測信號與乘法器產(chǎn)生的正弦基準(zhǔn)相比較，當(dāng)電感峰值電流達(dá)到所設(shè)定的門限時(shí)，輸出控制信號，關(guān)斷外部功率開關(guān)管。（）邏輯控制模塊：當(dāng)升壓電感上的電流為零時(shí)，或者達(dá)到內(nèi)部乘法器所設(shè)置的正弦基準(zhǔn)門限時(shí)，分別輸出導(dǎo)通或關(guān)斷外部功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號，并一種臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)對各個(gè)模塊產(chǎn)生的控制信號進(jìn)行綜合處理。（）驅(qū)動(dòng)模塊：其輸出信號直接驅(qū)動(dòng)外部功率開關(guān)管。主要電路模塊設(shè)計(jì)根據(jù)功能的劃分和電路的結(jié)構(gòu)，將系