摘要：介绍了一种38v/100a可直接并联的大功率ac/dc变换器。采用了有源功率因数校正技术以实现系统的高功率因数。dc/dc主电路采用电流型pwm芯片uc3846控制的半桥变换器，并提出了一种新的igbt驱动电路。为了满足电源直接并联运行的需要，设计了以均流芯片uc3907为核心的均流电路。

关键词：大功率；半桥变换器；功率因数校正；均流

引言

随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济各行各业。特别是近年来，随着igbt的广泛应用，开关电源向更大功率方向发展。研制各种各样的大功率，高性能的开关电源成为趋势。某电源系统要求输入电压为ac220v，输出电压为dc38v，输出电流为100a，输出电压低纹波，功率因数>0.9，必要时多台电源可以直接并联使用，并联时的负载不均衡度<5％。

图1 uc3854a/b控制的有源功率因数校正电路

设计采用了ac/dc/ac/dc变换方案。一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经半桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。系统的主要环节有dc/dc电路、功率因数校正电路、pwm控制电路、均流电路和保护电路等。

1 有源功率因数校正环节

由于系统的功率因数要求0.9以上，采用二极管整流是不能满足要求的，所以，加入了有源功率因数校正环节。采用uc3854a/b控制芯片来组成功率因数电路。uc3854a/b是unitrode公司一种新的高功率因数校正器集成控制电路芯片，是在uc3854基础上的改进。其特点是：采用平均电流控制，功率因数接近1，高带宽，限制电网电流失真≤3％[1]。图1是由uc3854a/b控制的有源功率因数校正电路。

图2 主电路拓扑图

该电路由两部分组成。uc3854a/b及外围元器件构成控制部分，实现对网侧输入电流和输出电压的控制。功率部分由l2，c5，v等元器件构成boost升压电路。开关管v选择西门康公司的skm75gb123d模块，其工作频率选在35khz。升压电感l2为2mh/20a。c5采用四个450v/470μf的电解电容并联。因为，设计的pfc电路主要是用在大功率dc/dc电路中，所以，在负载轻的时候不进行功率因数校正，当负载较大时功率因数校正电路自动投入使用。此部分控制由图1中的比较器部分来实现。r10及r11是负载检测电阻。当负载较轻时，r10及r11上检测的信号输入给比较器，使其输出端为低电平，d2导通，给ena(使能端)低电平使uc3854a/b封锁。在负载较大时ena为高电平才让uc3854a/b工作。d3接到ss（软启动端），在负载轻时d3导通，使ss为低电平；当负载增大要求uc3854a/b工作时，ss端电位从零缓慢升高，控制输出脉冲占空比慢慢增大实现软启动。

2 dc/dc主电路及控制部分分析

2.1 dc/dc主电路拓扑

在大功率高频开关电源中，常用的主变换电路有推挽电路、半桥电路、全桥电路等[2]。其中推挽电路的开关器件少，输出功率大，但开关管承受电压高（为电源电压的2倍），且变压器有六个抽头，结构复杂；全桥电路开关管承受的电压不高，输出功率大，但是需要的开关器件多（4个），驱动电路复杂。半桥电路开关管承受的电压低，开关器件少，驱动简单。根据对各种拓扑方案的工程化实现难度，电气性能以及成本等指标的综合比较，本电源选用半桥式dc/dc变换器作为主电路。图2为大功率开关电源的主电路拓扑图。

图3 pwm控制及驱动图

图2中v1，v2，c3，c4和主变压器t1组成半桥式dc/dc变换电路。igbt采用西门康公司的skm75gb123d模块，工作频率定在30khz。高频变压器采用国产铁氧体ee85b磁芯，原边绕组匝数为12匝，副边两个绕组均为6匝，变压器无须加气隙。在绕制变压器时采用“三段式”方法绕制，以减少变压器的漏感[3]。整流二极管采用快速二极管，以减小其反向恢复时间对输出的影响。r1，c1，r2，c2为并在igbt两端的吸收电路。r5及c6和r6及c7为并在快恢复二极管两端的吸收电路。r3和r4起到保证电容c3及c4分压均匀的作用。ct为初级电流检测用的电流互感器，作为电流控制时的电流取样用。为了防止电源在运行过程中产生偏磁，在原边绕组串联隔直电容c5，阻断与不平衡伏秒值成正比的直流分量，平衡开关管每次不相等的伏秒值。c5采用优质cbb无感电容。变压器的副边采用全波整流加上两级l—c滤波以满足低输出纹波的要求。电阻r7及r8为输出电压反