本論文旨在探討主動式功率因數修正電路之技術，本文中之系統是以升壓型轉換器電路為架構，採用平均電流模式為控制方法，文中不但敘述系統電路之電路原理，也使用OrCAD PSpice A/D軟體來加以驗證，最後實作出一雛型電路驗證所提出之方法，實驗結果顯示可達到功率因數修正的目標。

This thesis aims at investigating the technologies of the active power-factor correction (PFC) circuit. The system originally in the article is based on a boost converter circuit as the structure, the control method is to adopt the average current mode. We doesn’t only narrate the circuit principle of the systematic circuit in the article but also use the OrCAD PSpice A/D software to simulation. Finally, we implemented make a prototype circuit and verified the proposed method. The experimental result shows that it can reach the goal for the power-factor correction.

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究背景與發展現況 2
1.3 研究方法 4
1.4 論文架構 5
第二章 功率因數修正理論 6
2.1 功率因數之定義 6
2.2二極體橋式整流器 10
2.3 功率因數修正器之種類 12
2.3.1 降壓型轉換器（Buck Converter）電路 13
2.3.2 升降壓型轉換器（Buck-Boost Converter）電路 14
2.3.3 升壓型轉換器（Boost Converter）電路 15
第三章 平均電流模式控制法 21
3.1 電壓隨耦法 21
3.2 乘法器法 22
3.2.1磁滯電流控制法 23
3.2.2 峰值電流控制法 25
3.2.3 平均電流控制法 26
第四章 系統規劃 30
4.1 UC3854簡介 30
4.2 模擬分析軟體介紹 33
4.3 應用電路 36
4.3.1 UC3854模擬 38
4.3.2 UC3854實作 48
第五章 系統實現 51
5.1 系統模擬 51
5.1.1誤差放大器之設計 51
5.1.2 模擬結果 51
5.2 系統實現 51
5.2.1 實作結果 51
第六章 結論及未來展望 51
6.1 結論 51
6.2 未來展望 51
參考文獻 51
圖目錄
圖1-1 功率因數修正問題之解決方案 4
圖2-1 在電流和電壓之間的PF關係圖(a)Kθ＜1,Kd＜1 (b) Kθ＝1,Kd 8
圖2-2 電壓、電流及電流基頻成分波形 9
圖2-3 電壓波形 10
圖2-4 電流波形 10
圖2-5 橋式整流電路 11
圖2-6 (a)Vin波形(b)無濾波電容Co的Vo波形(c)有濾波電容Co的Vo 11
圖2-7 降壓型轉換器電路 13
圖2-8 (a)CCM (b)BCM (c)DCM 14
圖2-9 升降壓型轉換器電路 15
圖2-10 升壓型轉換器電路 15
圖2-11 CCM模式之波形圖 16
圖2-12升壓型電路CCM模式（開關S導通時） 17
圖2-13升壓型電路CCM模式（開關S截止時） 17
圖2-14 DCM模式之波形圖 18
圖2-15升壓型電路DCM模式（開關S與二極體D截止時） 19
圖3-1 (a)DCM (b)BCM 22
圖3-2 電壓隨耦法控制電路圖 22
圖3-3 乘法器法控制電路 23
圖3-4 磁滯電流波形控制法 24
圖3-5 峰值電流波形 25
圖3-6 平均電流波形 26
圖3-7 平均電流控制法的升壓型電路 27
圖3-8 波形示意圖 28
圖3-9 閘極驅動脈波波形圖 29
圖4-1 UC3854功能方塊圖 30
圖4-2 (a)暫態分析設定(b)模擬參數設定(c)傅立葉分析設定 35
圖4-3 UC3854之主動式功率因數修正器電路圖 39
圖4-4 UC3854之模擬電路圖 39
圖4-5 輸出電壓波形（穩壓402.35V漣波1.25V） 40
圖4-6 電感電流波形 40
圖4-7 輸入電壓（振幅為155.5V）與電流波形 41
圖4-8 輸出電壓波形（穩壓402.05V漣波1.25V） 41
圖4-9 電感電流波形 42
圖4-10輸入電壓（振幅為113.1V）與電流波形 42
圖4-11 輸出電壓波形（穩壓402.3V漣波1.3V） 43
圖4-12 電感電流波形 43
圖4-13 輸入電壓（振幅為198V）與電流波形 44
圖4-14 輸出電壓波形（穩壓394.5V漣波2.5V） 45
圖4-15 電感電流波形 45
圖4-16 輸入電壓（振幅155.5V）與電流波形 46
圖4-17 輸出電壓波形（穩壓405.65V漣波0.65V） 46
圖4-18 電感電流波形 47
圖4-19 輸入電壓（振幅155.5V）與電流波形 47
圖4-20 UC3854之實際電路圖 49
圖4-21 UC3854印刷電路板圖 49
圖4-22 輸入電壓與電流波形（θ=3.845°） 50
圖4-23 輸入電流之THD（THD=4.1743%） 50
圖4-24 輸出電壓（穩壓280V）與電感電流波形 51
圖4-25 輸出電壓波形放大圖 51
圖4-26 輸入電壓與電流波形（θ=2.144°） 51
圖4-27 輸入電流之THD（THD=4.0093%） 51
圖4-28 輸出電壓與電感電流波形 51
圖4-29 輸出電壓波形放大圖 51
圖4-30 輸入電壓與電流波形（θ=2.091°） 51
圖4-31 輸入電流之THD（THD=4.8231%） 51
圖4-32 輸出電壓與電感電流波形 51
圖4-33 輸出電壓波形放大圖 51
圖4-34 輸入電壓與電流波形（θ=3.007°） 51
圖4-35 輸入電流之THD（THD=4.4042%） 51
圖4-36 輸出電壓與電感電流波形 51
圖4-37 輸出電壓波形放大圖 51
圖5-1 補償器與PWM 51
圖5-2 AD633JN之電路圖 51
圖5-3 模擬電路圖 51
圖5-4 輸出電壓（穩壓253.7V漣波2.3V）波形 51
圖5-5 電感電流波形 51
圖5-6 輸入電壓（振幅155.5V）與電流波形 51
圖5-7 實作電路圖 51
圖5-8 三角波產生器 51
圖5-9 實際電路接線圖 51
圖5-10 輸出電壓波形 51
圖5-11 輸出電壓波形放大圖 51
圖5-12 電感電流波形 51
圖5-13 電感電流與開關波形 51
圖5-14 輸入電壓與電流波形（θ=2.697°） 51
圖5-15 輸入電流之THD（THD=7.0325%） 51
表目錄
表2-1 LIMITS FOR CLASS A EQUIPMENT 12
表4-1 UC3854實作不同負載之PF值 51
表5-1 實作之功因值 51

[1] Dror Kimhi and Sam Ben-Yaakov, “A SPICE Model for Current Mode PWM Converters Operating Under Continuous Inductor Current Conditions”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.6, No.2, pp.281-286, Apr. 1991

[2] J. Rajagopalan, J. G. Cho, B. H. Cho, and F. C. Lee, “High Performance Control of Single-Phase Power Factor Correction Circuit Using A Discrete Time Domain Control Method”, IEEE 1995

[3] Simon Wall and Robin Jackson, “Fast Controller Design for Practical Power-Factor Correction Systems”, IEEE 1993

[4] Simon Wall and Robin Jackson, “Fast Controller Design for Single-Phase Power-Factor Correction Systems”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 44, No. 5, OCT. 1997

[5] Chen Zhou, Raymond B. Ridley, and Fred C. Lee, “DESIGN AND ANALYSIS OF A HYSTERETIC BOOST POWER FACTOR CORRECTION CIRCUIT”, IEEE 1990

[6] K. Mahabir, G. Verghese, J. Thottuvelil and A. Heyman, “LINEAR AVERAGED AND SAMPLED DATA MODELS FOR LARGE SIGNAL CONTROL OF HIGH POWER FACTOR AC-DC CONVERTERS”, IEEE 1990

[7] Malik E. Elbuluk, Hei Wah Chan and Iqbal Husain, “Neural Network Controllers for Power Factor Correction of AC/DC Switching Converters”, IEEE 1998

[8] Jonathan M. S. Kim, Pankaj Shanker and Wei Zhang, “Analysis of Predictive Control for Active Power Factor Correction”, IEEE 1994

[9] Byungcho Choi, Sung-Soo Hong, and Hyokil Park, “Modeling and Small-Signal Analysis of Controlled On-Time Boost Power-Factor-Correction Circuit”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 48, No. 1, FEB. 2001

[10] M. R. Sahid, N. A. Azli and N. D. Muhamad, “Study on the Performance of the Boost Power Factor Correction (PFC) circuit with Variable Inductor Current Sense Resistor values”, IEEE 2003

[11] Jian Sun and Richard M. Bass, “Modeling and Practical Design Issues for Average Current Control”, IEEE 1999

[12] W. Tang, F. C. Lee and R. B. Ridley, “Small-Signal Modeling of Average Current-Mode Control”, IEEE 1992

[13] Jian Sun, Wei-Chung Wu and Richard M. Bass, “Large-Signal Characterization of Single-Phase PFC Circuits with Different Types of Current Control”, IEEE 1998

[14] PHILIP C. TODD, “UC3854 Controlled Power Factor Correction Circuit Design”, Unitrode Application Note U-134

[15] Bill Andreycak, “OPTIMIZING PERFORMANCE IN UC3854 POWER FACTOR CORRECTION APPLICATIONS”, Unitrode Design Note DN-39E

[16] Lloyd Dixon, “Average Current Mode Control of Switching Power Supplies”, Unitrode Application Note U-140

[17] ANALOG DEVICES, “Low Cost Analog Multiplier AD633”, datasheet

[18] Unitrode, “High Power Factor Preregulator UC3854”, datasheet

[19] HITACHI, “Precision Timer HA17555”, datasheet

[20] HITACHI, “General-Purpose Operational Amplifier (Frequency Compensated) HA17741”, datasheet

[21] HITACHI, “Dual Comparator HA17393”, datasheet

[22] International Rectifier, “Power MOSFET IRFP460”, datasheet

[23] James P. Noon, “Designing High-Power Factor Off-Line Power Supplies”, Texas Instruments

[24] 宋自恆，林慶仁，“功率因數修正電路之原理與常用元件規格”，新電子科技雜誌第217期，2004年4月號

[25] Manjing Xie, “Digital Control For Power Factor Correction”, Virginia Polytechnic Institute and State University, Master

[26] 彭偉豪，蔡國隆，鄭世賢，鄒應嶼，“DSP全數位半橋式升壓型功率因數修正器之研製”，中華民國第二十四屆電力工程研討會

[27] 蘇丁財，江錫津，華志強，“零電壓轉移昇壓型功因修正器之研究與設計”，中華民國第二十四屆電力工程研討會

[28] 江錫津，蘇丁財，華志強，“數位式高功因單相/三相SVPWM電力轉換器之研製”，中華民國第二十四屆電力工程研討會

[29] 鄭福剛，“智慧型電動機車電池充殘電管理與診斷”，國立中山大學電機工程學系，2001，碩士論文

[30] 許銘圳，“數位式單相主動功因修正交/直流轉換器之研製”，國立雲林科技大學電機工程系，2003，碩士論文

[31] 葉孝益，“切換式電源供應系統功因控制分析與研究”，國立清華大學動力機械工程學系，2003，碩士論文

[32] 陳高文，“交換式直流供電設備之功率因數修正技術”，私立義守大學電子工程研究所，2002，碩士論文

[33] 莊曜全，“具功因修正之全橋相移零電壓切換直流電源供應器之設計與製作”，國立台灣科技大學電機工程系，2001，碩士論文

[34] 陳昭立，“高功率因數單相昇壓型交流對直流轉換器之研究”，國立成功大學工程科學研究所，2001，碩士論文

[35] 黃政雄，“用於電信電源系統諧波改善之主動電力濾波器”，私立中原大學電機工程學系，2004，碩士論文

[36] DANIEL W. HART, “INTRODUCTION TO POWER ELECTRONICS”, International Edition, PRENTICE-HALL INTERNATIONAL, INC.

[37] 梁適安譯，“高頻交換式電源供應器原理與設計”，二版，全華科技圖書股份有限公司，中華民國八十四年

[38] 江炫樟譯，“電力電子學”，二版，全華科技圖書股份有限公司，中華民國八十六年

[39] 鄭光欽著，“電路程式設計OrCAD PSpice 9.0”，初版，第三波資訊股份有限公司

[40] 盧勤庸著，“電子電路模擬使用PSpice A/D”，三版，全華科技圖書股份有限公司，中華民國九十年
[41] http://www.uashem.com/pageid-100.html