基于ML4803的兩級PFC變換器研究

　　3 　仿真與實驗結果分析

　　3. 1 　仿真波形與結果分析

　　為了驗證上面直直電容紋波電流有效值公式推導的正確性，在PSIM 仿真環境下搭建了仿真模型，進行了電路仿真。為電路參數選擇如下:交流輸入電壓Uin= 220 V ，L1 = 1 mH ， C1 = 220 μF ，L2 = 100 μH ，開關頻率f = 50 kHz ，輸出功率Po = 240 W。

　　圖6 (a) 是功率因數校正前變換器的輸入電流和輸入電壓波形，圖6 (b) 是校正后變換器的輸入電流和輸入電壓波形。由圖可以看出校正后，輸入電流Iin波形得到很好改善，提高了變換器的功率因數。圖7 (a)是后緣/ 后緣調制時電容電流波形和驅動波形，圖7(b) 是前緣/ 后緣調制時電容電流波形和驅動波形。

　　由圖中可以看出前緣/ 后緣調制時電容電流的有效值小于后緣/ 后緣調制時的值。

圖6 　PFC校正前后輸入電壓和電流波形圖

圖7 　后緣/ 后緣調制、前緣/ 后緣調制時驅動及電容電流波形

　　3. 2 　基于ML4803 的實驗波形和結果分析

　　ML4803 是飛兆公司生產的基于前緣/ 后緣調制方法的PFC/ PWM 復合控制芯片。該芯片有8 個引腳，具有很低的起動和運行電流。本文基于ML4803 設計了兩級PFC 電路，根據設計要求確定兩級電路設計方案為:前級為平均電流控制的Boost PFC 電路，實現功率因數校正的功能，同時把輸入直流電壓提升到400V ;后級為雙管正激的PWM 電路，把400 V 母線電壓降至12 V ，主電路結構如圖3 所示。

　　主要設計參數為: 輸入電壓Uin = 220 VAC ， 50Hz ;輸出額定電壓Uo = 12 V ; 輸出額定電流Io = 20A ;工作頻率67 kHz ; C1 = 220 μF ;變壓器變比12 :1 ;電感L1 = 1 mH ;L2 = 100μH ;功率因數> 0. 98 。主開關Q1 、Q2 、Q3 : IRF840 ; 整流橋RS507 ; 續流二極管D5 : HFA0 8 TB6 0 ; 續流二極管D8 、D9 : 3 0 CPQ0 6 0 。

　圖8 　輸入電壓電流和輸出電壓的波形

圖9 　開關管驅動波形

　　由圖8 可以看出，經校正后的輸入電流波形得到很好的改善，為正弦波，功率因數大大提高，輸出電壓穩定在12 V。由驅動波形可看出變換器工作在前緣/后緣調制方法。

　　4 　結　論

　　在兩級功率因數校正變換器中，前緣/ 后緣調制方法能有效減少直流連接電容的紋波電流大小，進而減小整個兩級變換器的體積。本文對直流連接電容的紋波電流有效值進行了詳細的理論推導和仿真驗證，并在此基礎上設計了一臺基于ML4803 具有功率因數校正功能的兩級PFC 變換器，對理論分析進行了實驗驗證。