分析圖2，可得：
   
    式(2)即為Boost電路工作于連續(xù)模式和臨界模式下的基本公式。

    式(2)即為Boost電路工作于連續(xù)模式和臨界模式下的基本公式。

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2 臨界狀態(tài)下的Boost-APFC電路設(shè)計
    基于L6562的臨界工作模式下的Boost-APFC電路的典型拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖4所示是其APFC工作原理波形圖。

    利用Boost電路實現(xiàn)高功率因數(shù)的原理是使輸入電流跟隨輸入電壓，并獲得期望的輸出電壓。因此，控制電路所需的參量包括即時輸入電壓、輸入電流及輸出電壓。乘法器連接輸入電流控制部分和輸出電壓控制部分，輸出正弦信號。當輸出電壓偏離期望值，如輸出電壓跌落時，電壓控制環(huán)節(jié)的輸出電壓增加，使乘法器的輸出也相應(yīng)增加，從而使輸入電流有效值也相應(yīng)增加，以提供足夠的能量。在此類控制模型中，輸入電流的有效值由輸出電壓控制環(huán)節(jié)實現(xiàn)調(diào)制，而輸入電流控制環(huán)節(jié)使輸入電流保持正弦規(guī)律變化，從而跟蹤輸入電壓。本文在基于此類控制模型下，采用ST公司的L6562作為控制芯片，給出了Boost-APFC電路的設(shè)計方法。
    L6562的引腳功能如下：
    INV：該引腳為電壓誤差放大器的反相輸入端和輸出電壓過壓保護輸入端；
    COMP：該引腳同時為電壓誤差放大器的輸出端和芯片內(nèi)部乘法器的一個輸人端。反饋補償網(wǎng)絡(luò)接在該引腳與引腳INV之間；
    MULT：該引腳為芯片內(nèi)部乘法器的另一輸入端；
    CS：該腳為芯片內(nèi)部PWM比較器的反相輸入端，可通過電阻R6來檢測MOS管電流；
    ZCD：該腳為電感電流過零檢測端，可通過一限流電阻接于Boost電感的副邊繞組。R7的選取應(yīng)保證流入ZCD引腳的電流不超過3 mA；
    GND：該引腳為芯片地，芯片所有信號都以該引腳為參考，該引腳直接與主電路地相連；GD：為MOS管的驅(qū)動信號輸出引腳。為避免MOS管驅(qū)動信號震蕩，一般在GD引腳與MOS管的柵極之間連接一十幾歐姆到幾十歐姆的電阻，電阻的大小由實際電路決定；
    VCC：芯片電源引腳。該引腳同時連接于啟動電路和電源電路。
    另外，在電路設(shè)計時，穩(wěn)壓管D2應(yīng)選用15 V穩(wěn)壓管，電容C2應(yīng)選用10μF的電解電容；二極管D5應(yīng)選用快恢復(fù)二極管(如1N4148)；電阻R3應(yīng)選用幾百千歐的電阻。
    圖5給出了由L6562構(gòu)成的APFC電源的實際電路圖。圖中，輸入交流電經(jīng)整流橋整流后變換為脈動直流，作為Boost電路的輸入；電容C4用以濾除電感電流中的高頻信號，降低輸入電流的諧波含量；電阻R1和R2構(gòu)成電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，用以確定輸入電壓的波形與相位，電容C10用以慮除3號引腳的高頻干擾信號；Boost電感L的一個副邊繞組，一方面通過電阻R7將電感電流過零信號傳遞到芯片的5腳，另一方面作為芯片正常工作時的電源；芯片驅(qū)動信號通過電阻R8和R9連到MOS管的門極；電阻R11作為電感電流檢測電阻，用以采樣電感電流的上升沿(MOS管電流)，該電阻一端接于系統(tǒng)地，另一端同時接在MOS管的源極，同時經(jīng)電阻R10接至芯片的4腳；電阻R5和R6構(gòu)成電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，同時形成輸出電壓的負反饋回路；電容C9連接于芯片1、2腳之間，以組成電壓環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò)；電阻R4，電容C6，二極管D5，穩(wěn)壓管D6和Boost電感的副邊則共同構(gòu)成芯片電源。

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3 Boost電感的設(shè)計
    本設(shè)計采用AP法則來設(shè)計Boost電感。其原理是首先根據(jù)設(shè)計要求計算所需電感：
   
    式中，Virms為輸入電壓有效值；Vo為輸出電壓，fsw(min)為MOS管的最小工作頻率，通常在20kHz以上；Pi為輸入功率。計算要求的AP值為：
   
    式中，Ku為磁芯窗口利用率，Jc為電流密度，IL(pk)為電感電流峰值。
    根據(jù)(4)式的計算結(jié)果可選擇磁芯的AP值(大于AP_req，AP=AeAw，單位為m4)。
    然后根據(jù)所選磁芯來計算原邊匝數(shù)及所需氣隙。副邊匝數(shù)一般按10：1選取。
   

4 實驗波形分析
    為了驗證以上設(shè)計的合理性，本文設(shè)定最小輸入電壓為187 V，最大輸入電壓為264 V，輸入頻率為50 Hz，輸出電壓為400 V，PF=0．99，效率為87％，輸出功率26．5 W，最小工作頻率為65 kHz來進行實物實驗，同時根據(jù)計算，并通過IL(pk)=465．3 mA來選取導(dǎo)線為mm，Jc=4／mm2，L=2．99 mH(L=2．7 mH時，驗證最小頻率為72 kHz>65 kHz，可滿足設(shè)計要求)。
    設(shè)Ku=0．3，δBmax=0．3T，由(4)式計算得：
    AP_req(min)=6．64×10-10m4
    這樣，可選擇磁芯EE16／6／5，其AP=7．5×10-10m4，可滿足設(shè)計要求；而由(5)式計算得Np=218．1匝，取215匝，并驗證δBmax=0．304T，氣隙lgap=0．41 mm。
    根據(jù)以上計算參數(shù)所搭建的試驗?zāi)Ｐ蛠磉M行的結(jié)果如圖6所示。

    由圖6可見，輸入電流能良好的跟隨輸入電壓，且電流電壓相位差接近于零，故可實現(xiàn)高功率因數(shù)的控制。另外，MOSFET的電流是一種高頻三角波，其包絡(luò)為輸入電壓。由于MOSFET可實現(xiàn)軟開關(guān)，能有效減小開關(guān)損耗。根據(jù)測試結(jié)果，該電路的PF可達0．998以上，THD在5％以下。

5 結(jié)束語
    本文基于L6562芯片設(shè)計了Boost高功率因數(shù)電路，并引用AP法則設(shè)計其關(guān)鍵元器件——Boost電感。經(jīng)試驗驗證，該電路啟動電流小，外圍元器件少，成本低廉，能同時滿足電源系統(tǒng)重量輕，穩(wěn)定性好，可靠性高等要求。實驗證明，AP法則是一種快速準確的設(shè)計方法。