本文设计了一种高功率因数、低电磁干扰的单级有源功率因数校正(ActivePower Factor Correction—APFC)电路。 首先对有源功率因数校正电路进行了详细的分析。基于对有源功率因数校正电路的双级式和单级式结构的特点比较,本文采用了单级式的电路结构。选择Boost电路为有源功率因数校正电路的功率级主电路,给出了Boost电路的组成并分析了它的工作过程。进一步,对相应的有源功率因数校正电路工作模式及控制方法作了比较分析,在此基础上本文确定采用连续导电工作模式和平均电流控制策略,并应用UC3854作为有源功率因数校正电路的控制芯片。对UC3854芯片的工作原理及各引脚功能作了介绍,对相应的控制部分的控制输入、乘法器、电压环和电流环部分进行了详细的分析,给出了各个部分的经典设计方法。 对于已经确定了结构、功率级主电路、工作模式、控制策略及UC3854控制芯片的有源功率因数校正电路,分析表明,这种传统的有源功率因数校正电路存在着输出电压纹波大、电压环响应速度慢和输入电流叠加开关纹波的缺陷。为此,基于电路的计算仿真,对有源功率因数校正电路做了系统的优化。 为克服输出电压纹波大的不足,本文采用了脉动补偿的方法,对脉动补偿电路中提取二次纹波的带通滤波器环节作了详细的计算研究,提出一个改进的脉动补偿电路,并对该脉动补偿电路各个部分作了优化设计,使其在不影响有源功率因数校正电路稳定性的前提下,力求使输出端的电压纹波降低到最小。另外,较小的二次纹波使输出端可以使用容量较小的电容,从而也减小了装置体积。 在优化的脉动补偿环节的基础上,分析了脉动补偿和电压环穿越频率的关系,对电压环部分的参数作了优化。理论计算和仿真表明,脉动补偿电路同样使电压环的穿越频率得到提高,增加了电压环的带宽,从而改善了电压环响应速度。 采用在输入端加入输入滤波器的方法来消除输入电流上叠加的开关纹波。对输入滤波电路的结构和参数选取作了详细的分析和计算,在保证高功率因数的前提下,详细讨论了输入滤波器的输出阻抗与有源功率因数校正电路的输入阻抗的关系及其对系统稳定性的影响,并对输入滤波器的参数进行了优化选取。 在上述对有源功率因数校正电路做了系统优化基础上,在输入电压为市电