随着电力电子技术的飞速发展,人类对电能的利用能力以及各种类型供电系统的技术水平都有了很大的改善。但由于不控整流器在功率设备中的广泛应用,各种谐波对电网的污染也变得十分严重,使得电能的生产、传输和利用的效率降低。为了解决这一问题,抑制开关电源产生的谐波,我们必须设计新一代高性能整流器,它应具有输入电流为正弦波、谐波含量低以及功率因数高等特点,即具有功率因数校正(PFC,Power Factor Correction)功能。 国外改善开关电源功率因数工作的重点,主要是功率因数校正电路拓扑结构的研究和功率因数校正芯片的开发,采用功率因数校正电路的开关电源,其功率因数可达0.95～0.99,近似于1,近年来功率因数校正电路得到了很大的发展,功率因数校正技术也日益成熟,成为电源管理IC研究的重要方向之一。与国外相比,国内这一方向的研究工作开展较晚,其中亦包括工艺上的限制,因对耐压和驱动能力的要求苛刻,需要较为先进的工艺支持。 而当前能源紧缺已成为制约国民经济发展的一个瓶颈,有鉴于功率因数校正对电能利用和电网供电质量的重要意义,本文在广泛了解和研究近年来功率因数校正技术主要研究成果的基础上,着重改进和完善了平均电流模式控制的功率因数预调节器(PFP,Power Factor Pre-regulator)系统,在其控制部分增加了电压前馈环节,使得系统在交流线电压输入变化时环路增益保持恒定,维持较好的动态响应。同时针对现代电力电子装置中有源功率因数校正技术应用的需要,在BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺支持下,将相应的控制电路集成到芯片上,提出了完整的芯片设计方案,包括系统、模块和版图的设计。通过对一个250W基于Boost拓扑的PFP系统的建模,解决了此类高频开关电源电路的系统仿真问题。仿真结果表明在220V,50Hz输入下,应用该芯片的PFP系统的电流总谐波失真可控制在1.7%以下,功率因数可达0.999,并实现了软启动和欠压、过压,过流等保护功能。此外,芯片在12V供电电压下的稳态工作功耗仅为0.11W(包括开关损耗)。所设计芯片已流片,本文最后给出了样片的详细测试结果,已得到的结果表明,芯片内部模块功能正常,性能基本符合预期。系统测试还在进行中。