基于L6562芯片的高功率因數(shù)boost電路的基本原理及設(shè)計

引言

Boost是一種升壓電路，這種電路的優(yōu)點是可以使輸入電流連續(xù)，并且在整個輸入電壓的正弦周期都可以調(diào)制，因此可獲得很高的功率因數(shù)；該電路的電感電流即為輸入電流，因而容易調(diào)節(jié)；同時開關(guān)管門極驅(qū)動信號地與輸出共地，故驅(qū)動簡單；此外，由于輸入電流連續(xù)，開關(guān)管的電流峰值較小，因此，對輸入電壓變化適應(yīng)性強。

儲能電感在Boost電路起著關(guān)鍵的作用。一般而言，其感量較大，匝數(shù)較多，阻抗較大，容易引起電感飽和，發(fā)熱量增加，嚴重威脅產(chǎn)品的性能和壽命。因此，對于儲能電感的設(shè)計，是Boost電路的重點和難點之一。本文基于ST公司的L6562設(shè)計了一種Boost電路，并詳細分析了磁性元器件的設(shè)計方法。

1 Boost電路的基本原理

Boost電路拓撲如圖1所示。圖中，當開關(guān)管T導(dǎo)通時，電流，IL流過電感線圈L，在電感線圈未飽和前，電流線性增加，電能以磁能的形式儲存在電感線圈中，此時，電容Cout放電為負載提供能量；而當開關(guān)管T關(guān)斷時，由于線圈中的磁能將改變線圈L兩端的電壓VL卡及性，以保持其電流IL不突變。這樣，線圈L轉(zhuǎn)化的電壓VL與電源Vin串聯(lián)，并以高于輸出的電壓向電容和負載供電，如圖2所示是其電壓和電流的關(guān)系圖。圖中，Vcont為功率開關(guān)MOSFET的控制信號，VI為MOFET兩端的電壓，ID為流過二極管D的電流。以電流，IL作為區(qū)分，Boost電路的工作模式可分為連續(xù)模式、斷續(xù)模式和臨界模式三種。

分析圖2，可得：

式(2)即為Boost電路工作于連續(xù)模式和臨界模式下的基本公式。

2 臨界狀態(tài)下的Boost-APFC電路設(shè)計

基于L6562的臨界工作模式下的Boost-APFC電路的典型拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖4所示是其APFC工作原理波形圖。

利用Boost電路實現(xiàn)高功率因數(shù)的原理是使輸入電流跟隨輸入電壓，并獲得期望的輸出電壓。因此，控制電路所需的參量包括即時輸入電壓、輸入電流及輸出電壓。乘法器連接輸入電流控制部分和輸出電壓控制部分，輸出正弦信號。當輸出電壓偏離期望值，如輸出電壓跌落時，電壓控制環(huán)節(jié)的輸出電壓增加，使乘法器的輸出也相應(yīng)增加，從而使輸入電流有效值也相應(yīng)增加，以提供足夠的能量。在此類控制模型中，輸入電流的有效值由輸出電壓控制環(huán)節(jié)實現(xiàn)調(diào)制，而輸入電流控制環(huán)節(jié)使輸入電流保持正弦規(guī)律變化，從而跟蹤輸入電壓。本文在基于此類控制模型下，采用ST公司的L6562作為控制芯片，給出了Boost-APFC電路的設(shè)計方法。

L6562的引腳功能如下：