大工20春《电源技术》大作业题目答案Word文档格式.docx

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电压误差放大器模块，电流误差放大器模块，乘除法器模块，锯齿波发生器模块，输出驱动模块，以及峰值限制比较器模块，欠电压过电压保护模块，软起动模块和一些数

字逻辑。

为了简化模型，建模中省去欠电压、过电压锁存比较器，软起动等辅助

环节。

参数

测试条件

电压误差放大器

典型值

单位

Vsense偏置电

流

开环增益

－25

nA

100

0.8～

dB

输出电压摆幅 V

输出高电压

输出低电压

输出驱动

200mAloadonGTDrv,VCC=15V12.8

200mAloadonGTDrv

1.0

V

表1列出了ICUC3854各主要功能模块的关键特性

短路电流

VAOut=0

5.8

－20

mA

Isense偏置

电流误差放大器

－120

110

输出电压摆幅

0.5～16

增益带宽积

800

kHz

最大输出电流

乘法器

－200

μA

增益因子

－1.0

振荡频率

振荡器

RSET=8.2k

102

斜坡幅度

5.5

图2电压误差放大器原理示意图

管脚

序号

管脚符

号

管脚说明

1 Gnd

接地端，器件内部电压均以此电压为基准

峰值限定端，其阈值电压为零伏与芯片外电流传感电阻负端相连，有可与芯

2 PK1MT

片内接基准电压的电阻相连，使峰值电流比较器反向端电位补偿至零

电流误差放大器的输出端，对输入总线电流进行传感，并向脉宽调制器发送

3 CAOut

电流校正信号的宽带运放输出

电流传感信号接至电流放大器反向输入端，4脚电压应高于－0.5伏（因采用

4 Isense

二极管对地保护）

5MultOut

乘法放大器的输出和电流误差放大器的正向输入端

乘法器前馈交流输入端，与B端相连，6脚的设定电压为6伏，通过外接电

6 IAC

阻与整流桥输出工频总线相连，并用电阻与芯片内基准相连

误差电压放大器的输出电压，这个信号又与乘法器A端相连，但若低于1伏

7 VAOut

乘法器便无输出

8

VRMS前馈总线电压有效值端，与跟输入线电压有效值正比的电阻相连时，可对线

图3电压误差放大器宏模型示意图表2UC3854管脚说明

电压的变化进行补偿

9

VREF

基准电压输出端，可对周边电路提供10mA的驱动电流

10

ENA

允许比较器输入端，不用时与＋5伏电压相连

电压误差放大器反向输入端，在芯片外与反馈网络相连，或通过分压网络与

11VSENSE

功率因子较正器输出相连

12

RSET12脚信号与地接入不同的电阻，用来调节振荡器的输出和乘法器的最大输出

13 SS

软起动端，与误差电压放大器同相端相连

14 CT

接对地电容器CT，作为振荡器定时电容

15 VCC

正电源阈值为10V～16V

16 GTDrv

PWM信号的图腾输出端，外接MOSFET管的栅极，该端电压箝位在15V

它们的基本结构类似，其差别在于电流误差放大器对电流控制电路有特殊要求，其增益和带宽要大于电压误差放大器。

因此我们这里只给出电压误差放大器的宏模型示意图，图2为电压误差放大器的原理图，图3为其相应的宏模型示意图。

在图2中，运放的正向输入端连接传感电压，反向输入端连接到基准电压，运放的输出经过三极管与6.2k的电阻构成射极跟随引出。

在图3中，RI和CI决定了电压误差放大器的输入阻抗，电压控制电流源G1以及电容CI决定了电压误差放大器的增益带宽积，通过二极管VD2和VD3以有源功率因数校正

图4乘法器宏模型示意图

图5振荡器宏模型示意图

图6输出驱动模块宏模型示意图

图7包含UC3854的功率因数校正电路图

乘法器的模型构建在整个集成电路的建模中非常重要，图4给出了其宏模型的具体实现。

该乘法器有三个输入：

电压误差放大器的输出（EAOUT），输入AC电流（IAC），URMS输入。

其中，IAC端输入的是电流信号，而它的采样是功率级的输入电压，这可以用一个6V的电压源UIAC来进行电压信号/电流信号的转换。

2 有源功率因数校正的实现

下面以常见的美国TI公司生产的APFC用集成电路UC3854介绍其性能特点、工作原理与典型应用电路。

2.1UC3854控制集成电路

引脚引脚符引脚功能

号 号

（1）GND 接地端，器件内部电压均以此端电压为基准

峰值限定端，其阈值电压为零伏与芯片外检测电阻负端相连，可

（2）PKLMT 与芯片内接基准电压的电阻相连，使峰值电流比较器反向端电位补偿至零

UC3854引脚功能说明（参见图3、图4）。

UC3854引脚功能如表1所示。

表1UC3854的引脚（端）功能

（3）CAout

电流误差放大器输出端，对输入总线电流进行检测，并向脉冲宽度调制器发出电流校正信号的宽带运放输出

（4）Isense电流检测信号接至电流放大器反向输入端，（4）引脚电压应高于

-0.5V（因采用二极管对地保护）

Mult（5） out

（6）IAC

（7）VAout（8） VRMS



乘法放大器的输出和电流误差放大器的同相输入端

乘法器的前馈交流输入端，与B端相连，（6）引脚的设定电压为

6V，通过外接电阻与整

误差电压大器的输出电压，这个信号又与乘法器A端相连，但若低于1V乘法器便无输出

前馈总线有效值电压端，与跟输入线电压有效值成正比的电阻相连时，可对线电压的变化进行补偿

（9）VREF 基准电压输出端，可对外围电路供10mA的驱动电流

（10）ENA 允许比较器输入端，不用时与+5V电压相连

大器反相输入端，在芯片外与反馈络相连，或通过分压网络与功

（11）V检测

（13）

SS

器的最大输出

软启动端，与误差放大器同相端相连

（14）

CT

接对地电容器CT，作为振荡器的定时电容

（15）

Vcc

正电源阈值为10V～16V

（12）Rset

率因数校正器输出端相连

（12）端信号与地接入不同的电阻，用来调节振荡器的输出和乘法

（16）GTDRV

PWM信号的图腾输出端，外接MOSFET管的栅极，该电压被钳位在15V

2.2UC3854中的前馈作用

UC3854的电路框图和内部工作框图如图2、图3所示。

从图3所示的UC3854工作框图中可以看到，它有一个乘法器和除法器，它的输

出为

，而C为前馈电压VS的平方，之所以要除C是为了保证在高功率因数

在APFC电路中，整流桥后面的滤波电容器移到了整个电路的输出端（见图2、图4中的电解电容C），这是因为Vin应保持半正弦的波形，而Vout需要保持稳定。

的条件下，使APFC的输入功率Pi不随输入电压Vin的变化而变化。

工作原理分析、推导如下：

乘法器的输出为

式中：

Km表示乘法器的增益因子。

电流控制环按照Vin和电流检测电阻Ro（参见图2）建立了Iin。

Kin表示输入脉动电压缩小的比例因子。

将式（3）代入式（4）后有

如果PF=1效率η=1有

由（6）可知：

当Ve固定时，Pi、Po将随V2in的变化而变化。

而如果利

用除法器，将Vin除以一个

i表示Vin的衰减倍数

可见在保证提高功率因数的前提下，Ve恒定情况下，Pi、Po不随Vin的变化而变化。

即通过输入电压前馈技术和乘法器、除法器后，可以使控制电路的环路增益不受输入电压Vin变化的影响，容易实现

全输入电压范围内的正常工作，并可使整个电路具有良好的动态响应和负载调整特性。

在实际应用中需要加以注意：

前馈电压中任何100Hz纹波进入乘法器都会和电压误差放大器中的纹波叠加在一起，不但会增加波形失真，而且还会影响功率因数的提高。

前馈电压中前馈电容C（f图2、图4中的Cf）的取值大小也会影响功率因数。

如果Cf太小，则功率因数会降低，而Cf过大，前馈延迟又较大。

当电网电压变化剧烈时，会造成输出电压过冲或欠冲，所以Cf的取值应折中考虑。

UC3854的典型应用电路原理图如图4所示。

图4UC3854典型应用电路原理图

通过以上的讨论可以看出，由在APFC控制过程中，UC3854引入了前馈和乘法器、除法器，并且工作于平均电流的电流连续（CCM）工作方式，性能较优，使用效果较好，在实用中得到了广泛应用。