基于UC3854的Boost APFC电路设计与仿真
030720134 张文彬
一、设计要求
1、最大输出功率为 Pom=250W
2、输入交流典范范围UN=（80～270）V 3、电网频率范围为：f=（47～65）Hz 4、输出直流电压：Uo=400V 5、控制电路载波频率fc=100kHz 6、网测输入电流峰值INm=4.42|U=80V
N
7、网侧功率因数二、设计过程： 1、电感选择：
假设输入功率等于输出功率，则最大的线电流峰值：
Ipk??2?PinVinmin
?4.419
一般取最大峰值电流的20%为电感电流纹波，所以 输入最小电压的峰值为Vinp=113V 计算得到最大占空比：D
最终取D=0.718
电感最终L=1mH
L??Vinp?Dfs??I?I??0.2?Ipk?0.884D??Vo?VinpVo2、选择输出电容：Co
Co的典型值为每瓦特1uF到2uF之间，如果考虑维持时间，则使用如下公式：
取Pout=250W，
Co??2?Pout??t(Vo)2??V1?2，V1=350V，则得到Co=453uF，最终取Co=450uF
3、电流检测电阻，在本次设计中采用电阻检测电流，设计起来简单方便，但是在大功率的情况下，使用电阻检测法带来的损耗大，可以考虑使用比流器法。使用电阻检测法的典型压降值为1V，即Vrs=1 V 。 先找出电流峰值：Ipk（max）
Ipkmax??Ipk??I2计算得到Ipk（max）=4.86A，实际计算参数时，取Ipk(max)=5A Rs=Vrs/Ipk(max)=0.2 。实际设计电路中，选取Rs=0.25 故Vrs（pk）=1.25V
4、设定独立的电流峰值限制，这里的Rpk1和Rpk2为分压电路的电阻。 选择一个过载电流的峰值：Ipk(ovld)；Rpk1的典型值为10K。
Vrsovld??Ipkovld?Rs计算得到：Vrs(ovld)=1.4V 根据：
得到Rpk2=1.8K 5、乘法电路的设定
乘法电路的操作可由下述方程得知，Imo是乘法电路的输出电流，Km为1，Iac是乘法电路的输入电流，Vff是前馈电压，而Vvea是电压误差放大器的输出。
Imo??Km?Iac??Vvea?1?(Vff)2Rpk2??Vrsovld?Rpk1Vref（1）前馈电压的分压电路：将输入电压Vin的均方根值转为整流输入电压的平均电压值。在Vin(min)时，Vff的电压值必须为1.414V，而在另一分压节点Vffc必须为7.5V。而Vin的平均值可由下述的方程求的，其中Vin(min)是交流输入电压的端的均方根值：
Vff??Vinav??Vinmin?0.9?72Vinav?Rff3Rff1?Rff2?Rff3
??Vinav?Rff3Rff1?Rff2?Rff3?Vffc??Vin?av??Rff2?Rff3Rff1?Rff2?Rff3于是得到取Rff1=910K，Rff2=91K，Rff3=20K （2）电阻Rvac的选择。找出最大输入线电压峰值 Vpk(max)=
Vin(max)=270V,计算得到Vpk(max)=382V
乘法电路最大输入电流的在分压后为600uA 因此：
，计算得到Rvac=636K,在实际电路中，选取Rvac=620K
，实际电路中选用Rb1=150K。
（3）电阻Rb1的选择：Rb1=0.25（4）电阻Rest 的选择。
电流Imo不能比流经Rest上的电流大出2倍，要先找出在Vin（min）是的乘法电路的输入电流Iac，然后计算得到Rest。 Iac(min)=
Rest=
最终算得Rest=10.5K，实际电路中选用电阻Rest=10K。
（5）电阻Rmo的选择。在输入电压为最低值时，电阻Rmo两端的电压必须与电阻Rs在达到电流峰值限制时两端的电压相同 Rmo=
6、振荡频率： Ct
，最终选取Rmo=3.9K 。
最终求得Ct=1.25nF 7、电流误差放大器的补偿。
（1）在开关切换频段的放大器增益：计算电感电流下降时在检测电阻两端所造
成的跨压，然后再除以开关频率，即： ,计算得到
这个电压必须等译Vs的峰值电压的大小值，而电压Vs是电容上的电压5.2V，因此电压误差放大器的增益可表示为：
Gca=
，计算得到Gca=5.2
（2）回馈电阻Rcz，设计中将Rci=Rmo=3.9K
Rcz
（3）电流回路的交越频率
fci=
根据计算得到fci=15.7kHz
（4）电容Ccz的选择。选择相位边界为45°，将零点设定在回路交越频率上
Ccz=
，计算得到Rcz=20K
计算得到Ccz=507pF，实际电路中选取Ccz=620pF （5）电容Ccp的选择。其极点的位置必须高于fs/2。
因此 Ccp
计算得到Ccp=79.6pF，实际电路中选取62pF。 8、谐波失真预估计：
输入电压所造成的谐波电压频率为三次谐波；对输出电压纹波而言，每1%的误差放大器输出的二次谐波将会造成0.5%的输入电流三次谐波，对前馈电压Vff来说，输入电压Vff的二次谐波每增加1%，输出电流的三次谐波便会增加1%。 在本次设计中输入电流纹波的三次谐波必须低于3%。将其中的1.5%分配给Vff输入，0.75%分配给输出纹波电压，其余的0.75%则分配给非线性因素。 9、电压误差放大器补偿设计
（1）输出纹波电压。输出纹波电压可由下式确定，fr为二次谐波的纹波频率。
Vo（pk）= 计算得到Vo(pk)=1.83V
（2）放大器输出纹波电压与增益
Vo(pk)为电压误差放大器输出电压所决定的纹波电压最大值。因此下面一关系式决定电压误差放大器在二次谐波频段的增益。
Gva
对于3854而言，Vvao=5-1=4V，误差分配得到的%Ripple=1.5% 因此得到的Gva=0.033
（3）回馈网路数值。找出设定电压误差放大器增益数值，其中Rvi数值的选择较有弹性
本设计中选取Rvi=511K Cvf
计算得到Cvf=0.079uF，实际电路中选用Cvf=0.047uF 。 （4）设定直流输出电压
Rvd
（5）求得极点频率。
fvi2=
计算得到fvi=19.06Hz （6）求Rvf Rvf
计算得到Rvf=177K ，实际电路中选用174K的电阻。
=9.76K 实际选用Rvd=10K电阻。
10、前馈电压分压电容器。这些电容器决定Vff对交流输入电流三次谐波失真的贡献量。先决定需要衰减的量，整流线电压的二次谐波含量为66.2%。%THD是误差预估计时分配得到的1.5%。 由此可知谐波失真比例为：Gff=%THD/66.2% 计算得到Gff=0.0277