基于FPGA的1553B通信模块的设计

文章摘要：1 引言有源功率因数校正(active POWER factor correction，APFC)是高效、低污染地利用电能的重要途径，它是在桥式整流器与输出电容滤波器之间加入一个功率变换电路，使功率因数接近1。有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，具有体积小、质量轻，效率高等特点，已成为电力电子技术研究的新热点。2 APFC的工作模式比较有源功率因数校正(APFC)电路，根据电感电流是否连续，其工作模式可分为连续导电模式(Continuous ConductionMode，CCM)、断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)和临界导电模式(Bounda

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1 引言

　　有源功率因数校正(active POWER factor correction，APFC)是高效、低污染地利用电能的重要途径，它是在桥式整流器与输出电容滤波器之间加入一个功率变换电路，使功率因数接近1。有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，具有体积小、质量轻，效率高等特点，已成为电力电子技术研究的新热点。

　　2 APFC的工作模式比较

　　有源功率因数校正(APFC)电路，根据电感电流是否连续，其工作模式可分为连续导电模式(Continuous ConductionMode，CCM)、断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)和临界导电模式(Boundary Conduction Mode，BCM)3种。这3种工作模式的特点比较如表1所示。本文APFC电路设计采用BCM的工作方式。

　　3 BCM功率因数校正(PFC)电路工作原理

　　图1是临界导电控制模式实现Boost型PFC电路的原理图及其半个工频周期内功率开关管的控制波形和电感电流波形。图1(a)是一种实现变频控制方案的电路原理图，其中误差放大器将输出电压的反馈信号和2．5 V基准信号相比较后放大，产生的输出信号和交流输入电压检测信号共同输入模拟乘法器．使模拟乘法器产生一个和输入电压同频同相的半正弦波输出信号。当功率管开启时，电阻R4对电感电流进行检测，当电感电流达到模拟乘法器的输出时，电流比较检测器输出一控制脉冲，触发RS控制逻辑部分使功率管关断，电感开始放电，这样就保证电感电流的峰值包络线是与输入电压同频同相的半正弦波。当电感放电时，用电感的副边输出对电感电流过零检测，为电感放电完毕时，RS控制逻辑部分立刻使功率管重新导通。整体电路采用电压-电流的双环反馈控制、利用变频控制法实现Boost型PFC电路，功率因数接近1。

　　4 BCM PFC电路的实现

　　BCM Boost型PFC电路采用变频控制，集成控制电路外围器件少，体积小、质量轻，适用于小功率开关电源。这里以控制器件MC33262为核心，构成电路原理图如图2所示。主电路采用Boost型电路，控制电路主要由MC33262器件、启动电路、辅助电源、电流检测电路、电压检测电路等构成。

　　4．1 电路工作原理

　　该电路采用双环反馈控制方案，内环反馈的作用是将全波整流输出的半波电压通过R2和R4组成的电阻分压器取样输入到MC33262的3引脚，以保证通过电感升压器原边的电流跟踪输入电压按正弦规律变化的轨迹。外环用作APFC变换器输出直流电压的反馈控制。直流输出电压通过R5和R7组成的电阻分压器取样输入到MC33262的1引脚，MC33262输出PWM驱动信号调节功率管VQ1的占空比，以使输出电压稳定电压。当AC输入电压从0 V按正弦规律变化至峰值时。乘法器的输出控制电流传感比较器的门限，迫使通过功率管VQ1的峰值电流跟踪AC输入电压的变化轨迹。

　　4．2 电路的设计

　　根据图2所示电路原理，电路技术指标如下：最大输出功率Pn为150 W，输入电压范围：90～270 V，输出电压Uo为400 V，输入电网频率fac为50 Hz，变换器的效率η为90％，小开关频率fmin为25 kHz，输出电压最大纹波峰-峰值UOP-P为8 V，输出过压保护点Uovp为440 V。

　　4．2．1 开关频率的设计

　　半个工频周期内开关频率的表达式为：

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