AC-DC设计探讨

简介：
本文章深入探讨了交流转直流（AC-DC）电源转换技术的设计理念与实践应用，分析了不同场景下的解决方案和技术挑战。 在AC-DC设计领域，特别是针对电子设计大赛中的高功率因数电源而言，有源功率因数校正（APFC）技术通过BOOST主电路结构来提升输入电流与电压的相位匹配，从而提高能源效率并使功率因数接近于1。UCC28019芯片作为控制器，在优化功率因数的同时保持了良好的电压和负载调节性能，并减少了输入电流波形失真。 在方案设计阶段有两个主要选项：数字控制方案和模拟控制方案。前者依赖MCU或DSP进行实时数据检测与算法处理，输出PWM信号；后者则使用专用的PFC芯片如UCC28019，简化了设计流程且无需软件编程支持。尽管数字控制便于调整但存在编程复杂度高、采样频率受限的问题；而模拟方案虽调试过程可能更繁琐并易受噪声干扰，但由于技术成熟成本效益高因此最终被选为实施方案。 在PFC（功率因数校正）方法中，无源和有源两种类型可供选择。前者通过电感补偿改善功率因数但效果有限；后者如APFC则控制输入电流使其与电压同相且接近于正弦波形以实现高功率因数值。本设计采用了平均电流型的有源PFC策略，该方法可以保持恒定的工作频率、减小开关管电流和EMI滤波器尺寸，并抑制噪声同时减少输入电流波形失真。 电路设计涉及主回路器件的选择与参数计算，其中包括使用Boost转换电路将交流电转变为直流电。例如，在本项目中选择了250W的隔离变压器（输出18V），并采用了金属封装整流桥和不同阻值电阻来进行电压及电流检测工作。通过这些元件合理配置确保系统稳定运行同时实现高功率因数目标。 综上所述，AC-DC设计的核心在于有源PFC技术的应用与UCC28019芯片的控制能力以优化输入电流波形并提升能源效率；在考虑数字和模拟两种方案优劣以及不同类型的PFC方法后选择了性能要求满足且经济可行的技术路径。同时电路设计及参数计算确保了系统的稳定性和准确性。