带 PFC功能的 150W双管正激恒流源设计一、总体性能指标：输入交流电压范围： V ac=90Vac~260Vac ， f 工频 =40~60Hz；PFC输出直流电压： V in=385~400Vdc；双管正激输出电压范围： Vout=32Vdc~36Vdc ；额定输出电流： Iout=4.3A ；额定输出功率： Pout=150W ；（4.3A，36V LED 负载）整体效率： η=90% ；二、电路总框架图VT1EMID1D3L1电电AC100V~220V电电电电UC3854D4 C0LED电电VT2PFC电电TC442UC3842电电电电4 D2 电电电电TL494LM358电电电电电电电电图 1 带 PFC的双管正激式 LED驱动电源电路总框图三、 PFC电路设计图 2：UC3854BN PFC电路原理图3.1 PFC 性能指标：交流输入电压范围： V ac=90Vac~260Vac ， f 工频 =40~60Hz；PFC输出直流电压： V 0=385~400Vdc；额定输出功率： P0=240W；开关频率： fs=100kHz；效率： η =95% ；功率因数： PF >0.95；3.2 PFC 升压电感的选取电感在电路中有滤波、 传递和储存能量的作用， 其值与纹波电流和开关频率有关，如公式（）所示。
LU IN DTSUIND（）I LfsI L式中 D 为占空比， fs 为开关频率， Ts 为开关周期， Uin 为输入电流，△ I L 为纹波电流①计算输入电流的最大峰值：I pk2PIN22503.93A（ 1.2.2）U IN (min)90②计算电感电流允许的最大纹波电流△IL，通常取线路电流最大峰值的 20%，如公式（ 1.2.3）所示I L 0. 2I p k0. 23. 930.A7 8（ 1.2.3）③计算电感电流出现最大峰值时的占空比，如公式（ 1.2.4）所示U o2U IN (min)4002 90（ 1.2.4 ）DU o0.68400④综合以上公式可计算电感值，如公式（1.2.5）所示L2U IN（m i nD)2 9 00. 6 81.1mH（ 1.2.5）fsI L100 103 0.786本设计实际取H1m1.3 PFC 输出电容的选取在开关管关断时向负载提供能量， 维持输出电压不变， 所以输出电容需足够大在工程设计中，输出电容 C 的典型值为 每瓦特 1uF ～ 2uF ，故本设计选择nippon 公司生产的 450V/220uF 电解电容。
1.4 开关管和二极管的选取为了确保整个系统的可靠性， 开关管和二极管的选取要留有安全裕量 通常电压需留有 1.2 倍的裕量，电流留有 1.5 倍裕量①首先计算电感电流的最大值 I pk(max)，其值是线路电流峰值与高频纹波电流峰峰值一半之和，如公式（）所示I pk ( m a x ) I pk1 I L3.9310.786 4.323 A（ 1.4.1）22②电路正常工作时，开关管承受的电压为输出电压，则开关管安全电压U如公式（ 1.4.2）所示U 1. 2Uo1. 24 0 0V4 8（ 1.4.2 ）③电路安全电流 I 如公式（ 1.4.3）I 1. 5Ipk1. 54. 323A6. 4（ 1.4.3）综合考虑以上因素，开关管选择 IRFP460 型号的 MOSFET 管，其耐压 500V，最大允许电流 20A升压输出二极管选择 MUR 公司的快恢复二极管 MUR3060，其耐压为 600V，额定电流为 30A，反向恢复时间为 60ns1.5 整流桥的选取在电路输入整流桥的选择中， 有两个因素起着关键的作用， 它们分别是整流桥二极管承受的最大反向电压UR 和最大反向电流 ID 。
本设计中最大输入电压270V，输入电流峰值为 4.3A①计算整流桥二极管承受的最大反向电压UR，如公式（ 1.5.1）所示U R2U in ( MAX ）2 270381V（1.5.1）②计算整流桥二极管承受的最大电流 ID，如公式（1.5.2）所示I D1I pk max0.5*4.32.15 A（ 1.5.2）2为了让电路的运行更加可靠， 在电路参数的设计时， 对已计算得到的整流桥二极管承受的最大反向电压 UR 和最大反向电流 ID 留下二倍的安全余量 综上因数，整流桥选取 RS808，其最大电流为 8A，反向耐压为 800V，也可以选取耐压耐流能力更强的整流桥2、 PFC 控制电路部分PFC 控制电路部分以功率因数校正芯片UC3854BN 为核心 UC3854BN 内部框图如图 5 所示VAMULTCAPKOUTOUTOUTLMTREF75329欠电压封锁比较器限流比较器VCC7.5v基准电源10.5/10VREFRUN使能端ENA102.65V/2.15V15VCC3VVSENSE 11乘法器电压调节器电流调节触发器器A维拉输出级IN=ABPWM比较器RIAC6B /CR Q16平方器CGTSVRMS8X214uA晶振RUNSS13OSCILLATOR软启动电路1GND41412ISENSECTRSET图 5 UC3854BN内部框图2.1 电流检测电路的设计一般情况下， PFC 变换器感测电流 有两种方法， 一种是在变换器的接地回路上使用检测电阻 ，另一种是使用 电流霍尔传感器 进行取样。
本设计根据 250W 功率设计，属于小功率电路， 输入电流最大值不超过 4A，为了简化电路， 采用 0.25欧姆的水泥电阻作为电流检测电阻如图中 R11 所示2.2 前馈分压器的设计整流后的输入电压经前馈分压器后（二阶低通滤波器）送入UC3854BN芯片的 8 引脚，经芯片内部的平方器进行平方运算后送进乘除法器，以稳定输出功率其结构如图7 所示U inR115R116R788C38R111C39图 7 前馈分压器本设计中取 R115、R116阻值为 910k ，R78 取值 100k R111 取值 20k 滤波电容的选取，一般限定前馈电路对总谐波畸变的贡献为 1.5%，而全波整流电路中二次谐波 （ f2=100Hz）含量约为 66.2%，则输入预计谐波失真允许百分比：G f1.5%=0.027（2.2.1）66.22%截止频率为：fqG ff 20.02271 0 0H16. 4z（ 2.2.2）滤波电容按下式计算：C38 =21=23.1411030.106F（ 2.2.3）R78 fq16.4 100C39 =110.485F（ 2.2.4）2R111 f223.142010 316.4实际取 C38 的值为 0.1uF， C39 的值为 0.47uF。
2.3 峰值限流电阻的设计UC3854BN 的 2 脚具有限制峰值电流的功能， 当输入电流大于实际的输入电流峰值时，芯片不输出驱动波形，开关管关断，电路不工作本设计中电阻 R87和 R61 构成的分压网络作为峰值限流比较器的一个输入端（ 2 引脚）通常情况下87 与 R61 按峰值电流的过载量来选取，过载量本文取20%，则检测电阻 Rs 电压R过载值为：U RS(OV )I pk( ov) Rs(3232*0.2)* 11.2V（ 2.3.1）32一般选取 87 为典型值 10k ,且基准电压 Vref 为 7.5V，则RR101.210000（2.3.2 ）R61 U RS(OV )1.6kVref7.5本设计中实际选取R61 的值为 2 k 2.4 乘法器的设置乘法器是有源功率因数校正芯片 UC3854BN 的核心部件，乘法器的输出作为电流内环的基准信号 乘法器有三个输入， 一是从 6 脚输入的整流后的电流信号，一是从 8 脚输入的整流后的平均电压信号，一是输出电压经 11 脚后输出的电压误差信号① 6 脚电流采样电阻 R75。