基于單級Buck型PFC轉(zhuǎn)換器的環(huán)路穩(wěn)定性分析與設計.pdf

1、隨著電子系統(tǒng)的不斷進步，電子電器設備在日常生活中占據(jù)著越來越重要的地位，同時對電網(wǎng)造成的諧波污染也日益增加，而功率因數(shù)校正(PFC)技術是提高電子設備的功率因數(shù)、減少諧波失真、降低電網(wǎng)污染、提高電能利用率的有效方法，因此，電源芯片的PFC技術成了當前電子領域關注和研究的焦點之一。其中，有源功率因數(shù)校正(APFC)技術不僅能夠提高功率因數(shù)和降低總諧波失真(THD)，同時因為其輸入電壓范圍大、結構簡單、效率高等優(yōu)點而其被廣泛應用。為了適應低

2、功率的電子設備應用，本論文重點研究低成本高功率因數(shù)的PFC電源芯片的設計方法。
　　本論文設計了一款單級 Buck型功率因數(shù)校正(PFC)電源管理類芯片XD5814A，并分析其環(huán)路穩(wěn)定性。首先論文闡述了降壓型PFC電源芯片的研究背景及其技術的重要性；其次介紹了功率因數(shù)校正技術的基本定義、控制方法，并給出了電源芯片XD5814A的電氣特性指標和系統(tǒng)功能；再次，用狀態(tài)空間平均法給Buck型拓撲結構建模和分析其穩(wěn)定性，并通過分析傳輸函數(shù)

3、的零極點來提高系統(tǒng)環(huán)路的穩(wěn)定性；最后，進行電源芯片XD5814A的關鍵子模塊和整體電路的仿真并驗證。針對以往功率因數(shù)校正電源芯片采用低帶寬濾波功能減低諧波失真而導致電源芯片環(huán)路系統(tǒng)的瞬態(tài)響應慢的缺陷，本電源芯片的跨導運算放大器采用增強壓擺率的新穎結構；同時本電源芯片采用準諧振模式的控制方式提高工作效率和采用固定導通時間控制實現(xiàn)交流輸入電流波形跟隨交流輸入電壓波形，從而達到高的功率因數(shù)。此外，為了提高電流控制精度，實現(xiàn)功率因數(shù)校正，本電源

4、芯片的電感電流采樣電路獲得精確的輸出電流信息從而實現(xiàn)輸出恒流的控制；為了提高提高電源芯片的安全可靠性，在其內(nèi)部集成欠壓鎖存電路、開路保護電路和過溫保護電路等保護系統(tǒng)；同時為了縮短電源芯片的研發(fā)周期，在其內(nèi)部集成了可測性電路。
　　本論文設計的Buck型PFC電源芯片有效地減小電流畸變，很好地實現(xiàn)輸入電流跟隨輸入電壓的相位，大大降低了THD，在0.35μm，5V/40V/600V BCD工藝模型下，用Hspice工具進行仿真與驗證，