1.1 设计目的及意义

现代电力电子装置的发展，极大推动了工业生产和社会生活的进步，但同时也带来一些问题。现如今应用于电力电子装置的大部分整流电路为二极管构成的不可控容性整流电路，这种电路结构简单、成本低、可靠性高，但输入电流会产生畸变，导致谐波含量大大上升，功率因数下降，往往仅在0.5到0.7之间，这不仅增大了电能损耗，谐波电流注入电网，会造成多种危害：

首先，这可能会使电力系统的继电保护和自动装置产生误动或拒动，直接危及电网的安全运行。而且当三相四线制电网中的三次及其倍数次谐波在中线同相位，导致合成后中线电流很大，甚至可能超过相电流。但由于安全标准规定中线无保护装置，因此可能过热起火发生安全事故。除此之外，谐波污染使各种电气设备产生附加损耗和发热、使电机产生机械振动和噪声，使电网中广泛使用的各种仪表，如电压表、电流表、有功及无功功率表、功率因数表、电度表等产生误差。为消除此类误差，会大大增加制造成本。

为解决这一问题，对畸变的电流脉冲进行抑制，则产生了功率因数校正（PFC）技术，根据采用方法的不同，又可分为无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。无源功率因数校正技术通过在二极管整流电路中增加电感、电容等无源元件和二极管元件，对电路中的电流脉动进行抑制，以降低电流谐波含量，提高功率因数。无源功率因数校正技术的优点在于简单、可靠、无需进行控制，而缺点是增加的无源元件一般体积较大，成本也较高，并且功率因数通常仅能校正至0.8左右，而谐波含量仅能降至50%左右，难以满足现行谐波标准的限制。有源功率因数校正技术采用全控开关器件构成的开关电路对输入电流的波形进行控制，使之成为与电源电压同相的正弦波，总谐波含量可以降至5%以下，而功率因数能高达0.995，彻底解决整流电路的谐波污染和功率因数低的问题，从而满足现行最严格的谐波标准，应用最为广泛。

1.2 国内外研究现状

上世纪80年代，有源功率因数校正技术诞生，不久，随着国际社会对谐波含量标准的确立，对PFC技术提出新要求，功率因数校正技术进入大发展阶段，PFC技术的理论日趋完善，校正技术与软开关技术相结合，进一步提高了PFC电路的性能。

目前，在学术界和实际工程应用中，人们对具体的实现APFC的具体电路拓扑基本已经形成共识，即采用Boost电路，Boost电路拓扑相比BUCK、FLYBACK、FORWARD、CUK等拓扑而言更具优势。而对Boost电路的控制方法主要分为电感电流不连续的电压跟踪控制和电感电流连续的乘法器控制，而后者因反馈电流的不同可分为峰值电流控制、平均电流控制和电流滞环控制。目前在实际产品中应用最多的当属平均电流型控制，例如美国TI公司的UC3854和UC3855。前者为硬开关PWM控制IC，而后者则为改善其诸多不足之处的新型零电压转换脉宽调制（即ZVT－PWM）控制IC。应用ZVT－PWM控制技术后，APFC产品功率因数最高可达0.999，效率可达 97～98％，总谐波畸变可低至 4.0％左右。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 初步设计方案

设计要求：输入电压范围交流176V~264V、频率50Hz，额定输出电压DC400V，额定输出电流为5A。额定工况下，要求输入电流谐波含量小于5%，输入功率因数大于0.99，输出电压平均值稳态误差小于1%，纹波峰-峰值小于5%，负载调整率小于3%，整机效率不低于95%。

开关电源在将交流电转化为直流时，由于电路中一些非线性元件的存在，导致输入的交流电压虽然是正弦的，但输入的交流电流却严重畸变，其变化规律与电压的正弦变化不再契合。这时就需要用到功率因数校正(PFC)技术通过一定的控制方法，使电源的输入电流跟踪输入电压，功率因数接近为1。在本次设计中拟采用UC3854作为控制芯片，进行功率因数校正。