使逆变焊机高效节能的电源设计方案

DCM型只适合小功率应用，大功率应用时采用CCM型、固定开关频率模式的PWM驱动方式最为普遍。

现以应用比较广泛的控制器件UC3854为例，结合实际功率因数回路，进一步说明其控制原理。

UC3854控制的有源功率校正器的电路原理如图4所示。图中虚线框表示UC3854的内部功能框图。

在连续电流控制模型(CCM)中，UC3854可以采用峰值电流控制法，也可以采用平均电流控制法，前者控制功率较小，性能稍差，在此不进行讨论。

UC3854采用平均电流控制法时，主要应用于大功率控制。

在平均电流控制法中，由于反馈回路中电压、电流放大器的调整作用，使得输入电感电流能很好地跟踪电流编程信号，这个电流编程信号即取自于整流电压，当然与整流电压波形同形同相。平均电流控制法中，PWM信号控制的电感电流屯波形和它的平均值i平均之间的关系如图5所示。

平均电流控制型中，流进输出储能电容器中的瞬时功率并非恒定的，而是按照电源正弦频率的两倍频变化的。在输入整流电压的波顶部分，在向负载提供能量的同时，还要向储能电容存储能量，这时的瞬时功率当然要大;在整流电压的波谷部分，向负载供给小于平均输出功率的能量，不足部分才由储能电容器放电供给负载，这时的瞬时功率就要小，整流电压每周期有两个波峰和波谷，所以瞬时功率就以两倍频率的脉动正弦规律变化。

下面参照图4对UC3854控制器的工作原理加以说明。

有源功率因数校正器电流回路的控制信号由整流后的电压波形编程，这样可以使升压器的输入阻抗呈现电阻性;而对输出电压的控制则是通过改变电流编程信号的平均值幅度来完成的。模拟乘法器将整流后的电压波形产生的电流u乘法器的B端)乘以电压误差放大器的输出(A端)后，产生一个电流编程信号。这个电流编程信号具有输入整流电压波形的形状并能控制输出电压的平均幅度，称作I。它是乘法器的输出电流，k就是图5中i，平均的给定值，i平均就是电感电流屯的平均值。在图4中，乘法器的输入(B端)是以电流k的方式表示的，而不是以电压方式表示的。

在电压回路中，除了电压误差放大器之外，图4中还包括了输入前馈电压平均值魄的平方器。电压误差放大器的输出电压(A端)，在与输入整流电压信号k相乘之前，要除以输入电压平均值的平方值(C端)，使乘法器输出电流L与各输入量之间建立关系式I.=AB/C，电路中，C端输入的电压平均值平方电路可使电压回路的增益维持一个定值。若没有它的话，电压回路增益将会随输入电压平均值的平方而变化。把输入电压的平均值称之为前馈电压，因为它提供了一个开环校正量。

电流的编程信号必须尽可能地接近整流后的电压波形以提升功率因数。如果电压回路的带宽太大，则控制回路将会调节输入电流以使输出电压恒定，但这样就会使得输人电流的波形严重失真，因此电压回路的带宽必须小于输入电压的频率。但是输出电压回路的瞬态响应又必须要快，所以电压回路的带宽又要尽可能地大一些。前馈电压的平方器与内部除法器所构成的电路可使回路的增益维持定值，它使得控制器带宽尽量靠近输入电压的频率，以降低输出电压的瞬态响应。当电压输入变动范围大时，这个问题显得更为重要。这个使回路增益维持定值的电路，让电压误差放大器的输出变成了一种功率的控制，可直接控制传送到负载的功率大小。

升压斩波式(Boost)功率因数校正器的主功率开关管的耐压是输出直流电压值，这是该电路的优点。但是斩波器的输出二极管承受着很大的反向电压，这个二极管的反向恢复电流，不但增加了开关管器件的损耗，而且产生严重的射频干扰。因而发展了Boost的软开关拓扑。Boost软开关控制的专用组件就是UC3855。由于篇幅限制，在此不再多讲。

Boost的电感值，由于需要电流连续，取值大一点较好，一般为毫亨级，主开关器件的开关频率可选在20 000—80 000 Hz之间，开关频率高、电感量可以小;输出功率小、开关频率可以高一些;输出功率大，开关频率不宜太高。