窝也撸了一个无桥PFC_大家进来喵一喵w-综合电源技术-世纪电源网社区

琪露诺

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LV3

助理工程师

2015-1-29 22:21:43

咳咳，今天调3846的12V100A开关电源各种抽，纠结一天最后发现是驱动部分的问题，明天继续坑。。。
借着郁闷的时间顺便把1个月前做的无桥APFC方案给大家看看。
无桥PFC取消了整流桥所以能降低一些损耗，尤其是在低压输入情况下，不过这种拓扑会带来难以解决的EMI问题。

窝经过思考又计划制作另一款PFC（拓扑名图腾柱PFC），采用2个IGBT和1个工频整流桥也能实现相同的功能，而且成本更低，EMI问题更小，已经在设计阶段，图纸过段时间发出来给大家看，下面先介绍窝已经成功了的第一版无桥PFC。

本人为刚大二的学生水平有限，各位高手轻喷啊

实物图和带2.4kw负载的图片：

带800w载输入234VAC时 PF有0.997
带60w载输入236VAC时 PF有0.863

设计指标输入85-265VAC，输出400VDC，最大输出功率1.5kw，在85V输入时也达到1.5kw

窝选择UCC28019作为核心控制芯片，这是一款单周期平均电流控制的PFC芯片，单周期控制技术只需要采样输入电流和输出电压即可完成PFC功能，传统的CCM模式的PFC芯片需要额外采样输入电压的瞬时值和有效值，这俩在无桥PFC中很难直接采样。因此单周期控制方案成为了首选。

UCC28019的开关频率为固定的65KHz，对于这个1.5kw级别的应用正好，是在电感体积和开关损耗之间的一个不错的平衡
芯片带有超压保护、开环保护、输入电压过低保护、过流保护、过热保护等功能

比较难攻克的地方就是电流采样，幸运的是ST公司的一片应用文档已经给出了不错的解决方案，在这里感谢他们！
图来自ST公司的AN1606文档

这里有L1和L2两个电感，L1对功率管电流进行采样，L2对二极管电流采样，合成之后便是含有高频成分的电感电流波形。
当AC上正下负的时候，当M2开启时L1b和次级传感了M2的电流，M2关闭之后L2则传感了二极管波形
当AC上负下正的时候，当M1开启时L1b和次级传感了M1的电流，M2关闭之后 L1a和L1b产生了相反的磁通，互相抵消，此时L2传感了二极管的电流波形
Q1的作用是为了防止L1的磁芯通过次级的二极管进行磁复位，防止输出的信号含有复位电流成分
由了这个检测方法，就可以准确的反应出电感电流的波形，从而提供给芯片进行功率因数校正

窝计算得到的电流采样电阻为0.018欧，因此互感器就采用1：260的，而次级的负载电阻为4.7欧，较高的互感器初次级比有助于抵消二极管的非线性影响。两个电流互感器用0.2的漆包线绕260圈，然后穿过粗漆包线制成，结构如下：

采用互感器之后，功率回路和信号回路更独立，因此得到的电流信号更纯净

主功率电感和UCC28019的反馈和补偿回路的设计与传统的有桥PFC完全一致，因此可以方便的采用TI公司提供的excel表格进行快速计算。

为了降低EMC问题，输出电感采用双绕组耦合工艺，圈数和传统PFC所需的一样，只不过分成两部分来绕：

窝的电感采用了1.8mm的漆包线绕制，因为是CCM的，所以高频电流成分很少，基本能按照工频标准选择线径
磁环采用90导磁率的77442

控制部分和功率部分的参数如下：

C401和C402用于提供高频回路并降低EMC问题
D407和D408用于在启动的时候给高压电容充电，防止电流冲击电感
继电器用于在PFC正常工作之后短路启动限流的NTC电阻，降低损耗

这是给控制电路供电的开关电源电路，AG_15V用于给软起动电路、同步整流控制电路和低压保护电路供电，电路采用了无光藕的形式，保证了AG_15V那路的输出稳定，反激变换器有交叉调整问题，为了保证PFC芯片得到稳定供电，IC102充当了稳压的作用。

下面介绍其他的一些控制电路
首先是低压保护功能，防止在电网电压过低时PFC输入过大电流而烧毁

这部分电路利用NE555的锁存和比较功能实现，需要结合NE555内部原理分析。输入的AC经过整流滤波后进行检测，当6脚电压大于5脚电压时输出变为低电平，光藕得电工作，AC_GOOD信号传递给PFC芯片使之开始工作，当IC201A的5脚小于5.2V之后，2脚电压变低，3脚输出高电平关闭光藕，此时PFC芯片被禁止工作以达到保护目的。

然后是同步整流控制电路

稳压管用于保护比较器，电容用于滤波。之所以用输入AC分压后和一个非零电压比较是为了在Sync1和Sync2之间产生一定死区时间避免同时长时间导通引起炸鸡

最后是软起动电路

最终的PCB：

电路图和PCB: http://pan.baidu.com/s/1nt60JbV
最上面提到的图腾柱PFC将采用和这个类似的控制电路进行控制，如LM339周边，辅助电源还有UCC28019...

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		2 xkw1cn xkw1cn 离线 LV7 版主积分：131400 \| 主题：37517 \| 帖子：55626 访问空间发消息积分:131400 版主 2015-1-29 22:57:20
		真有才！赞一个！回复 \| 举报 \|

		3 qq80644864 qq80644864 离线 LV7 版主积分：24106 \| 主题：37 \| 帖子：9098 访问空间发消息积分:24106 版主 2015-1-29 23:30:52
		大二能弄到这么多东西，非常厉害啊回复 \| 举报 \|

		4 ope8363744 ope8363744 离线 LV8 副总工程师积分：4111 \| 主题：257 \| 帖子：1745 访问空间发消息积分:4111 LV8 副总工程师 2015-1-30 08:31:02
		楼主厉害啊，楼主还是个女的吧回复 \| 举报 \|

			13 琪露诺琪露诺离线 LV3 助理工程师积分：209 \| 主题：3 \| 帖子：19 访问空间发消息积分:209 LV3 助理工程师 2015-1-30 15:52:15
			为啥会产生这种错觉...需要爆个照消除一下么hhh 回复 \| 举报 \|

				14 ope8363744 ope8363744 离线 LV8 副总工程师积分：4111 \| 主题：257 \| 帖子：1745 访问空间发消息积分:4111 LV8 副总工程师 2015-1-31 08:38:20
				是个男的，PCB板上丝印还会放个妹子上去？？？回复 \| 举报 \|

					20 琪露诺琪露诺离线 LV3 助理工程师积分：209 \| 主题：3 \| 帖子：19 访问空间发消息积分:209 LV3 助理工程师 2015-2-1 20:21:54
					男的喜欢妹纸有错嘛？？？？回复 \| 举报 \|

				36 月前古铜锈月前古铜锈离线 LV4 初级工程师积分：350 \| 主题：21 \| 帖子：119 访问空间发消息积分:350 LV4 初级工程师 2015-3-27 11:52:04
				【主功率电感和UCC28019的反馈和补偿回路的设计与传统的有桥PFC完全一致，因此可以方便的采用TI公司提供的excel表格进行快速计算。】楼主说的excel能不能给个链接？回复 \| 举报 \|

		5 st.you st.you 离线 LV10 总工程师积分：16746 \| 主题：8 \| 帖子：3789 访问空间发消息积分:16746 LV10 总工程师 2015-1-30 09:28:40
		小翠不是挺好的名字吗，改了多可惜回复 \| 举报 \|

		6 admin admin 离线 LV9 管理员积分：32503 \| 主题：2330 \| 帖子：8891 访问空间发消息积分:32503 管理员 2015-1-30 12:57:26
		先鼓励赞一个，青年代表了呵呵回复 \| 举报 \|

		7 wanghaiting wanghaiting 离线 LV8 副总工程师积分：5104 \| 主题：29 \| 帖子：1170 访问空间发消息积分:5104 LV8 副总工程师 2015-1-30 14:57:41
		楼主很强悍啊，不过看着图片上的这只手像是男人的手啊回复 \| 举报 \|

			9 程英明程英明离线 LV7 版主积分：6364 \| 主题：33 \| 帖子：2303 访问空间发消息积分:6364 版主 2015-1-30 14:58:10
			同感回复 \| 举报 \|

		8 程英明程英明离线 LV7 版主积分：6364 \| 主题：33 \| 帖子：2303 访问空间发消息积分:6364 版主 2015-1-30 14:57:49
		勇气可嘉，但是有点怀疑，大二的学生能有如此经历和动手能力，将来肯定是杰出青年。回复 \| 举报 \|

			10 tingting2013 tingting2013 离线 LV8 副总工程师积分：2835 \| 主题：19 \| 帖子：783 访问空间发消息积分:2835 LV8 副总工程师 2015-1-30 15:45:54
			楼主是个电源高手啊，，，大二就介么狠，，，大4了还的了啊！！！回复 \| 举报 \|

				12 lclbf lclbf 离线 LV8 副总工程师积分：5311 \| 主题：41 \| 帖子：722 访问空间发消息积分:5311 LV8 副总工程师 2015-1-30 15:50:21
				同感！回复 \| 举报 \|

		11 世纪电源网-小王世纪电源网-小王离线 LV9 管理员积分：8325 \| 主题：160 \| 帖子：1379 访问空间发消息积分:8325 管理员 2015-1-30 15:49:19
		澳大利亚南半球暖男回复 \| 举报 \|

			22 wanghaiting wanghaiting 离线 LV8 副总工程师积分：5104 \| 主题：29 \| 帖子：1170 访问空间发消息积分:5104 LV8 副总工程师 2015-2-2 09:33:17
			啥意思啊？回复 \| 举报 \|

		15 Coming.Lu Coming.Lu 离线 LV7 版主积分：50193 \| 主题：39 \| 帖子：15999 访问空间发消息积分:50193 版主 2015-1-31 08:56:48
		不错不错，无桥PFC，只听过，没见过。回复 \| 举报 \|

			16 kyo kyo 离线 LV8 副总工程师积分：3058 \| 主题：52 \| 帖子：1838 访问空间发消息积分:3058 LV8 副总工程师 2015-1-31 14:06:54
			给你涨知识了回复 \| 举报 \|

				23 Coming.Lu Coming.Lu 离线 LV7 版主积分：50193 \| 主题：39 \| 帖子：15999 访问空间发消息积分:50193 版主 2015-2-2 12:30:46
				是啊。回复 \| 举报 \|

		17 niyiban niyiban 离线 LV6 高级工程师积分：1471 \| 主题：21 \| 帖子：592 访问空间发消息积分:1471 LV6 高级工程师 2015-2-1 07:50:33
		有才，值得学习，让老鸟汗颜 AC肯定不会有填谷效应，期待你的图腾柱PFC ，回复 \| 举报 \|

		18 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2015-2-1 20:01:49
		8错8错。电流传感器整得太莽了。再小2号的足以。回复 \| 举报 \|

			19 琪露诺琪露诺离线 LV3 助理工程师积分：209 \| 主题：3 \| 帖子：19 访问空间发消息积分:209 LV3 助理工程师 2015-2-1 20:14:40
			QAQ 好嘛图腾柱PFC里面用小的互感器正好朋友帮着找到了几个商品互感器省得自己绕了自己绕的手都勒破了回复 \| 举报 \|

				25 jinlinzhang jinlinzhang 离线 LV8 副总工程师积分：4452 \| 主题：0 \| 帖子：621 访问空间发消息积分:4452 LV8 副总工程师 2015-2-4 17:08:23
				人才！大二都这水平几年后更猛。回复 \| 举报 \|

					30 lux0530 lux0530 离线 LV4 初级工程师积分：303 \| 主题：5 \| 帖子：88 访问空间发消息积分:303 LV4 初级工程师 2015-2-27 11:35:38
					现在学生的水平真的很厉害了回复 \| 举报 \|

				44 quantum21 quantum21 离线 LV2 本网技师积分：102 \| 主题：0 \| 帖子：1 访问空间发消息积分:102 LV2 本网技师 2015-7-11 16:57:38
				自己绕的话你怎么想的？回复 \| 举报 \|

		21 五德五德离线 LV6 高级工程师积分：517 \| 主题：5 \| 帖子：63 访问空间发消息积分:517 LV6 高级工程师 2015-2-1 22:35:58
		年轻有为啊，太牛了。第一次学习无桥PFC，以前只听说过，没有仔细看过。回复 \| 举报 \|

			24 ruohan ruohan 离线 LV8 副总工程师积分：7522 \| 主题：21 \| 帖子：1106 访问空间发消息积分:7522 LV8 副总工程师 2015-2-3 16:52:41
			不错呀，还是有点厉害，，，回复 \| 举报 \|

		26 Tzdger Tzdger 离线 LV2 本网技师积分：146 \| 主题：1 \| 帖子：15 访问空间发消息积分:146 LV2 本网技师 2015-2-5 15:08:03
		写的真好，楼主还有什么好东西，和我们再分享分享回复 \| 举报 \|

		27 dq8259 dq8259 离线 LV8 副总工程师积分：3288 \| 主题：52 \| 帖子：1405 访问空间发消息积分:3288 LV8 副总工程师 2015-2-9 20:53:16
		除了狂赞，还是狂赞啊！回复 \| 举报 \|

			28 lhykk1234 lhykk1234 离线 LV2 本网技师积分：177 \| 主题：6 \| 帖子：18 访问空间发消息积分:177 LV2 本网技师 2015-2-10 10:02:36
			除了狂赞，还是狂赞啊！回复 \| 举报 \|

		29 siderlee siderlee 离线 LV8 副总工程师积分：2062 \| 主题：3 \| 帖子：302 访问空间发消息积分:2062 LV8 副总工程师 2015-2-15 11:35:25
		淫才啊回复 \| 举报 \|

		31 guoguo guoguo 离线 LV3 助理工程师积分：277 \| 主题：2 \| 帖子：58 访问空间发消息积分:277 LV3 助理工程师 2015-3-3 10:35:26
		楼主真有才！回复 \| 举报 \|

		32 心旷神怡心旷神怡离线 LV6 高级工程师积分：934 \| 主题：2 \| 帖子：132 访问空间发消息积分:934 LV6 高级工程师 2015-3-4 10:33:15
		小翠，厉害！回复 \| 举报 \|

		33 集成块儿集成块儿离线 LV3 助理工程师积分：247 \| 主题：1 \| 帖子：48 访问空间发消息积分:247 LV3 助理工程师 2015-3-7 05:34:00
		来赞一个，有次也放了个天王洲妹纸到板子上回复 \| 举报 \|

		34 malingfu malingfu 离线 LV4 初级工程师积分：322 \| 主题：0 \| 帖子：5 访问空间发消息积分:322 LV4 初级工程师 2015-3-24 21:33:04
		楼主这样采集电流和直接在主电路侧使用霍尔采集电流再整流的优势在哪？成本？回复 \| 举报 \|

			38 xiangningxin xiangningxin 离线 LV2 本网技师积分：149 \| 主题：2 \| 帖子：9 访问空间发消息积分:149 LV2 本网技师 2015-4-3 10:30:06
			大二没有学习模拟电路，电力电子电路，电磁场，不知道楼主怎么可能会这些东西？如果真是大二的学生那自然是很牛b，但是按照常理，应该是研究生二年级才能做出来这样的东西。再加上还需要PCB的绘制，制版，估计下来需要500块钱左右，楼主应该很有钱！回复 \| 举报 \|

				40 琪露诺琪露诺离线 LV3 助理工程师积分：209 \| 主题：3 \| 帖子：19 访问空间发消息积分:209 LV3 助理工程师 2015-4-30 22:29:03
				自己学的呢从初中就喜欢这个然后就自己学电路数学啥的QwQ 资金得感谢家里支持/w\ 回复 \| 举报 \|

					41 st.you st.you 离线 LV10 总工程师积分：16746 \| 主题：8 \| 帖子：3789 访问空间发消息积分:16746 LV10 总工程师 2015-5-4 09:15:57
					真幸福回复 \| 举报 \|

					53 风中的沉默风中的沉默离线 LV6 高级工程师积分：507 \| 主题：3 \| 帖子：87 访问空间发消息积分:507 LV6 高级工程师 2016-7-31 23:11:47 倒数9
					楼主碉堡，未来电源界明星，记得回国报效祖国回复 \| 举报 \|

						54 jinlinzhang jinlinzhang 离线 LV8 副总工程师积分：4452 \| 主题：0 \| 帖子：621 访问空间发消息积分:4452 LV8 副总工程师 2016-8-1 07:59:33 倒数8
						有能力出去谁想回来回复 \| 举报 \|

		35 lux0530 lux0530 离线 LV4 初级工程师积分：303 \| 主题：5 \| 帖子：88 访问空间发消息积分:303 LV4 初级工程师 2015-3-25 15:45:20
		来自学霸的好帖！回复 \| 举报 \|

		37 cj_sfe100 cj_sfe100 离线 LV2 本网技师积分：102 \| 主题：0 \| 帖子：1 访问空间发消息积分:102 LV2 本网技师 2015-3-28 17:42:21
		我是来，瞻仰的。回复 \| 举报 \|

			39 xiangningxin xiangningxin 离线 LV2 本网技师积分：149 \| 主题：2 \| 帖子：9 访问空间发消息积分:149 LV2 本网技师 2015-4-3 10:32:23
			楼主自己画的图仔细看了下，数字地和模拟地能分的如此清楚的，肯定需要一定的工程基础，学校的学生根本不会知道这样细节的问题，所以楼主很牛b！回复 \| 举报 \|

		42 ygz10610 ygz10610 离线 LV2 本网技师积分：123 \| 主题：0 \| 帖子：4 访问空间发消息积分:123 LV2 本网技师 2015-6-20 14:15:37
		楼主厉害啊，能否告知效率能达到多少啊？回复 \| 举报 \|

			46 琪露诺琪露诺离线 LV3 助理工程师积分：209 \| 主题：3 \| 帖子：19 访问空间发消息积分:209 LV3 助理工程师 2015-10-14 00:32:48
			245v左右输入下带纯阻负载约1400w效率有97.7% 没有调压器直接连接土澳的电网测得顺便说土澳这电网白天和晚上电压差有点大窝估计是那个mos的损耗问题因为窝用的mos的Cds挺大的开关频率有65Khz... 加入软开关技术能继续降低这部分的损耗可惜咱不会 circuit.png (118.87 KB, 下载次数: 104) 下载附件 2015-10-14 00:23 上传这是窝未来准备做的图腾柱PFC，能改善无桥PFC的EMI问题，在不影响效率的前提下图腾柱PFC需要体二极管开关速度快的器件，普通MOSFET都不可以，IGBT压降又大不适合低压输入于是窝决定用普通低压大电流mos和普通高压mos反向串联组成双向开关来解决这个问题，两个mos同时开关，关闭之后外接的快恢复二极管完成续流低压mos的内阻很小，基本相当于导线了，损耗可以忽略，关闭的时候电压全加在高压mos上，低压mos的体二极管会为它箝位保证不过压高低压mos同时开关驱动简单，有可能需要让高低压mos稍微错开一点开关时间来增加稳定性驱动信号1 驱动信号2是不一样的不过可以根据高频PWM信号和50Hz市电同步信号生成电感就是普通PFC的电感两个工频二极管可以用1个整流桥交流端并联得到电流采样采用类似本帖的互感器方案（稍微不同） PFC控制芯片和输入检测电路不变回复 \| 举报 \|

				47 世纪电源网-小王世纪电源网-小王离线 LV9 管理员积分：8325 \| 主题：160 \| 帖子：1379 访问空间发消息积分:8325 管理员 2015-10-14 09:28:08
				【龙腾杯】2015第四期“文武双全”原创技术分享大赛，还在进行中。。。等你来战！参赛帖集合——http://lonten.21dianyuan.com/index/design2015 为你喜欢的参赛作品给予技术指导，赢取【龙腾互动讨论大奖】 QQ图片20151014092425.png (36.31 KB, 下载次数: 98) 下载附件 2015-10-14 09:28 上传本帖最后由世纪电源网-小王于 2015-10-14 09:30 编辑回复 \| 举报 \|

				48 herow herow 离线 LV3 助理工程师积分：252 \| 主题：2 \| 帖子：40 访问空间发消息积分:252 LV3 助理工程师 2015-11-3 14:29:43
				楼主高能，在此点赞回复 \| 举报 \|

				49 jinlinzhang jinlinzhang 离线 LV8 副总工程师积分：4452 \| 主题：0 \| 帖子：621 访问空间发消息积分:4452 LV8 副总工程师 2015-11-20 18:45:18
				楼主有时间调试下，我看安森美无桥PFC二极管都是碳化硅，用这个应该比普通超快好些。无桥PFC高压98.5%左右好点。你这个效率和普通PFC差不多，没完全体现无桥的优势。当然这个你私下去整下。可以给我们个结果，不需要过程。回复 \| 举报 \|

		43 000123 000123 离线 LV8 副总工程师积分：3136 \| 主题：764 \| 帖子：335 访问空间发消息积分:3136 LV8 副总工程师 2015-7-2 23:51:31
		美女真厉害！回复 \| 举报 \|

		45 rensheng rensheng 离线 LV6 高级工程师积分：662 \| 主题：0 \| 帖子：108 访问空间发消息积分:662 LV6 高级工程师 2015-8-5 15:58:21
		不错，赞一个。回复 \| 举报 \|

		50 外星人外星人离线 LV2 本网技师积分：114 \| 主题：0 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:114 LV2 本网技师 2015-12-19 23:19:28
		很详细，学习了。回复 \| 举报 \|

		51 wbt100 wbt100 离线 LV8 副总工程师积分：2237 \| 主题：5 \| 帖子：288 访问空间发消息积分:2237 LV8 副总工程师 2016-1-4 11:46:07
		大二的，了不起啊，哪里的？认识一下回复 \| 举报 \|

		52 nyst_372989158 nyst_372989158 离线 LV3 助理工程师积分：264 \| 主题：7 \| 帖子：27 访问空间发消息积分:264 LV3 助理工程师 2016-5-1 00:33:23 倒数10
		请问检测电流的L2是如何复位的呢回复 \| 举报 \|

		55 wsdq001 wsdq001 离线 LV6 高级工程师积分：1559 \| 主题：44 \| 帖子：238 访问空间发消息积分:1559 LV6 高级工程师 2016-8-22 10:48:09 倒数7
		mark！小妹妹好强！！！！很想看看你的图腾柱式无桥PFC，大哥哥想学习一下。。。。本帖最后由 wsdq001 于 2016-8-22 10:56 编辑回复 \| 举报 \|

		56 dx3230 dx3230 离线 LV4 初级工程师积分：359 \| 主题：2 \| 帖子：21 访问空间发消息积分:359 LV4 初级工程师 2016-8-29 16:28:21 倒数6
		有个问题，为什么在负半周需要L1a抵消L1b的波形，而正半周没有这个过程？回复 \| 举报 \|

		57 JamesHacker JamesHacker 离线 LV6 高级工程师积分：1759 \| 主题：5 \| 帖子：232 访问空间发消息积分:1759 LV6 高级工程师 2016-8-29 16:53:40 倒数5
		⑨怎么这么牛逼了回复 \| 举报 \|

			58 Power小E Power小E 离线 LV6 高级工程师积分：482 \| 主题：8 \| 帖子：106 访问空间发消息积分:482 LV6 高级工程师 2016-9-2 11:22:58 倒数4
			太神了, 小弟甘拜下風回复 \| 举报 \|

				59 lqf537503 lqf537503 离线 LV6 高级工程师积分：1318 \| 主题：11 \| 帖子：299 访问空间发消息积分:1318 LV6 高级工程师 2018-8-17 17:01:00 倒数3
				打个记号。回复 \| 举报 \|

		60 赵日天赵日天离线 LV8 副总工程师积分：4520 \| 主题：119 \| 帖子：850 访问空间发消息积分:4520 LV8 副总工程师 2018-8-18 09:21:12 倒数2
		神仙一样的大二生啊，太强大了回复 \| 举报 \|

		61 mypower21DY mypower21DY 离线 LV10 总工程师积分：10506 \| 主题：59 \| 帖子：510 访问空间发消息积分:10506 LV10 总工程师最新回复 2019-5-7 09:43:05 倒数1
		图文并茂，顶回复 \| 举报 \|