功率因数校正控制器UC3854的建模与应用

3.2乘法器模型

　　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。注意到输出端输出的是电流信号，该乘法器的输出电流可用下式表示：

IMO=K×IAC(UEAOUT－1)（1）

式中：K为增益调节因子，它随着功率级的输入电压URMS之变化而变化，它可以用下式表示：

K=k/U2RMS（2）

式中：k为乘法器增益常数，其典型值为1V。

图8开关管栅级驱动脉冲波形（fS=5kHz）

图9开关管栅级驱动脉冲波形（fS=100kHz）

3.3振荡器模型

　　锯齿波发生器的振荡频率和死区时间由外围电路元件RT和CT共同决定，其工作原理在参考文献[1]中有详细的介绍，在此不再重述。图5给出了锯齿波发生器的原理示意图。

　　图5中，参考电压，UD，RT，FCHARG共同决定了电容的充电电流，而电流源G的加入与否则受X1的控制。当X1输出为6.3V时，开关闭合，G为12mA，电容放电；当X1输出为1.1V时，开关断开，G为0mA，电容充电。为了较精确地控制开关的门限电平，其中采用了数字输入输出器件。

3.4输出驱动电路

　　图6为输出驱动电路的宏模型，由图可以很容易分析出其工作的原理。其中，两个三极管组成推挽式的输出驱动。这是在构造宏模型时所做的简化，输入信号为该芯片内部逻辑输出，对本电路来说是一个数字输入信号。其输出驱动信号受到箝位二极管VDCL的箝位，用以对开关管进行保护。

4仿真应用实例

　　为了更好地理解和利用以上所构建的宏模型，下面以该模型为核心对图7所示功率因数校正设计电路进行仿真。

图10输入电压、电流波形与输出电压波形

　　该PFC电路的技术指标如下：

　　最大输出功率：200W

　　输入电压：220VAC50Hz

　　输出电压范围：380～400V

　　开关频率：fs=100kHz

　　仿真的结果可总结为图8、图9、图10及表3。其中图9所示为稳态情况下电流误差放大器，锯齿波发生器的锯齿波，功率开关管的栅级驱动脉冲。由于开关工作频率为100kHz所以该图中只能看到部分波形，如果降低频率为5kHz则可非常明显地看出为SPWM波，如图8所示。

　　图10所示为整流后的输入电压波形，整流后的输入电流波形，功率级输出电压波形。从该图中可以看到，输出电压还是比较理想的，在保留二倍频谐波的情况下，基本不含高次谐波。输入电流的波形在相位上与输入电压基本保持同相，波形的畸变也不大。表3对不同工频电压情况下的功率因数作了一个总结，可以看出其功率因数有了较大的改善。

表3不同工频电压下的性能

　　总的说来，我们所构建的宏模型总体上是可行的,可以在实际电路设计仿真中使用。