高功率因数电源设计

方案论证
1．1 DC／DC主回路拓扑方案
方案1：Buck型拓扑结构变换器
该方案可在隔离变压器输出端进行三倍压整流，再将直流电压通过Buck型拓扑结构进行降压变换实现。但采用Buck型变换器输入端电压偏高，驱动电路和控制电路的电源方案较麻烦，并且可靠性不高。
方案2：Cuk型拓扑结构变换器
它的输出电压极性与输入电压相反，但其值可以高于、等于或低于输入电压的值。其输入和输出电流都是连续的，经两个电感的补偿耦合，将输入和输出的波纹电流和电压抑制到零，但内部谐振使传递作用断续或在某些频率上削弱输入波纹抑制。在耦合电感线圈和变压器隔离的结构中，由于“开关导通”初期的冲击耦合电流会引起输出电压反向，并且也存在稳定性问题。
方案3：Boost型拓扑结构变换器
Boost电路的输出电压极性与输入电压相同，但总是高于输入电压。输入电流是连续的，只需要较小的输入滤波。输出电压与负载电流无关，并且输出电阻非常低，硬件上容易实现，且控制简单，技术成熟。通过以上综合分析比较，Boost型拓扑结构变换器是DC／DC变换器的理想选择。
1．2 系统控制方案
方案1：幅度控制方式，即通过改变开关电源输入电压的幅值而控制输出电压大小的控制方式。这种方式效率很低，当低压输出时，将造成大部分能量消耗在调整管或电阻上。
方案2：脉冲宽度控制，指功率管的开关工作频率(即开关周期)固定，是一种直接通过改变导通时间(即占空比)来控制输出电压大小的方式，它采用升压型(Boost)或降压型(Buck)拓扑结构来实现输出电压的改变。这种控制又称PWM控制。
由于PWM控制方式采用了固定的开关频率，因此，设计滤波电路时简单方便。综合比较，采用方案二作为控制方法。

2 硬件设计与主要参数计算
2．1 系统总体电路框架
根据题目的设计要求，系统由AC／DC变换电路、DC／DC变换电路、功率因数检测电路、PFC控制电路、数字设定及测量显示电路、保护电路等6大部分组成。其系统电路总体框架如图1所示

2．2 DC／DC变换模块
DC／DC采用Boost变换电路，其电路结构如图2所示。