高功率因数开关电源具有功率因数高，对电网的谐波污染小的优点，得到了广泛运用[1,2]。
但由于在常规硬开关办法下，存在开关损耗高，电磁兼容性低的问题，限定了其性能的进一步提高。
高功率因数开关电源的主电路一样平常由两级构成，即功率因数校正（PFC）电路与DC-DC变换器。
对两级功率变换电路分别进行掌握，造成掌握电路设计繁芜化。
为改进上述问题，论文设计了一台软开关高功率因数开关电源。
采取有源箝位技能，改进功率级电路，使DC-DC变换器实现软开关，提高装置的效率[3,4]；基于PFC/PWM复合掌握芯片，设计掌握电路，简化掌握系统。
论文先容了电路的事情事理，并研制了一台实验样机，得到满意的效果。
所设计的电路如图1所示。
PFC级电路采取常规的BOOST电路，DC-DC变换器采取有源箝位正激变换器；
1 有源箝位实现软开关
一个周期内，DC-DC变换器的事情过程可分为四个模态：
模态1：主开关管QA处于导通状态，整流二极管DO1导通，DO2截止，变压器原边电流ip升高，能量由原边通报到负载。模态2：QA关断，原边电流给CA充电，CC放电。
当CA两端电压上升到VB后，DO1截止，DO2导通，变压器被短路，原副边不再通报能量。
CA电压连续上升，达到VB与VC之和后，DC导通，ip给箝位电容CC充电。
DC导通期间，箝位开关管QC可实现零电压开通。
模态3：QC零电压开通后，箝位电容CC与变压器励磁电感构成谐振回路，ip减小到零并反向增大，使变压器磁心复位，且箝位电容储能向副边通报。
模态4：QC关断，原边电流给CC充电，CA放电。
当CC两端电压上升到VB与VC之和后，DA导通，为主开关管QA创造了零电压开通条件。
因此，采取有源箝位技能，使DC-DC变换器的两开关管均实现了零电压开通，降落了开关损耗与电磁滋扰；而且有效限定了开关管的电压应力，提高了装置的可靠性。
图1 电路事理图
2 双闭环掌握系统
TI公司的UCC38510芯片，集成了PFC与PWM掌握功能，且两级驱动旗子暗记开关频率之比可选为1：1或1：2。
两级变换电路均采取电压、电流双闭环掌握。
PFC级掌握电路的电流内环，基于均匀电流掌握。
整流后的正弦半波电压旗子暗记、前馈旗子暗记、与电压环输出旗子暗记相乘，经前馈校正，成为电流给定旗子暗记，对输入电流的均匀值进行掌握，使之追踪输入电压波形，实现功率因数校正的目的。
PWM级的掌握电路的电流内环，采取峰值电流掌握模式。
电压偏差放大器输出旗子暗记，即电流参考旗子暗记，对输出电流进行逐脉冲掌握，并快速调节输出电压。
设计了一台240W的软开关高功率因数开关电源实验装置，对理论剖析结果加以验证。
1 主电路
PFC级采取常规的Boost电路，电路参数：输入电压180V~270V，输出电压：400V，功率因数：0.99；DC-DC级采取有源箝位正激变换器，额定输出24V/10A DC。
两级电路的开关频率均取60kHz。
升压电感：根据输入电流纹波，开关频率和最低输入电压，打算电感值，取0.8mH。
功率开关器件：根据最大峰值电流并本钱考虑，PFC电路的开关管采取IR公司的MOSEFT管IRFP460（500V/20A）；PWM级电路开关管选取IXYS公司的IXFH12N80，采取光耦器件TLP250进行隔离驱动。
高频变压器:：由于采取了有源箝位技能，磁心可事情在较高磁通密度，采取EE-55磁心绕制。
箝位电容：兼顾稳态时的纹波电压与动态相应韶光，折中选择，取0.2nF。
电流检测：采取霍尔传感器，PFC电路中，检测升压电感的均匀电流，形成均匀电流负反馈；DC-DC电路中，检测变压器原边电流，所得到的互换旗子暗记，转化为直流旗子暗记并通过RC滤波器肃清噪声尖峰后，形成峰值电流负反馈。
2 掌握电路
PFC级与DC-DC级的掌握回路独立设计，基于UCC38510芯片实现。
两掌握回路均采取于双闭环掌握，电流内环分别为均匀电流掌握模式与峰值电流模式。
对付电压外环，电流内环可看作比例环节，电压环掌握工具是压控电流源对输出电容充电，为一阶系统。
确定了掌握工具，即可根据性能指标，进行调节器的设计。
电压环调节器可采取常规零、极点补偿（PI调节器加极点）的方法进行设计。
合理配置零、极点，提高低频增益并抑制高频滋扰，以取得良好的动、稳态性能。
PFC掌握电路中，电流内环的掌握工具，是仅包含电感电流的一阶系统，以是电流调节器同样可采取PI调节器实现。
电压外环的截止频率设定为20Hz，远小于正弦半波频率100Hz。
电流内环截止频率设计为2kHz，远小于60kHz的开关频率。
PWM级掌握回路：电压外环的截止频率为1kHz，远小于电流内环的60kHz。
芯片内部未供应电压外环所需的放大器，需在芯片外部配置相应的器件。
由于芯片只输出主开关管驱动旗子暗记，故运用单稳态触发器配置外围电路，产生赞助开关管的驱动旗子暗记。
须要把稳的是，芯片的旗子暗记地直接与强电地相连。
电压调节器的输出旗子暗记，经由隔离后，才能作为PWM级电流比较器的给定旗子暗记。
所设计的软开关高功率因数电源，互换输入侧电流波形如图2所示。
PWM级电路主开关管的驱动、漏源电压波形如图3所示。
根据图2所示波形，装置输入电流为近似完美正弦波形，达到提高功率因数目的。
根据图3所示波形，开关管导通过程中，在驱动旗子暗记发出之前，开关管漏源电压已降至零，实现了开关管的零电压开通。
图2 输入电流波形
图3 主开关管的驱动、漏源电压波形
结论基于UCC38510芯片，运用有源箝位技能，设计软开关高功率因数直流电源，可有效提高电源的效率与电磁兼容性能力，降落谐波污染与开关损耗，并简化掌握回路的设计，有良好的运用前景。
（编自《电气技能》，作者为杨兴龙。
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