精品文檔-下載后可編輯單相電源功率因數(shù)校正電路的分析與改進(jìn)-新品速遞引言隨著能源的日益緊缺，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注電源的節(jié)能，因而有源功率因數(shù)校正（APFC）在照明電源、通信電源等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。以往的電源整流電路是將工頻電壓通過(guò)整流二極管直接對(duì)大容量電解電容充電以獲得高壓直流供電電壓。這種電路的缺點(diǎn)是輸入電流只在電源電壓的峰值時(shí)流入電路，它含有極高的諧波分量，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，且對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾。有源功率因數(shù)校正是通過(guò)高頻半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和電感的組合使輸入電流導(dǎo)通角展寬來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中的臨界斷續(xù)模式APFC電路在中小功率電源得到了普遍的應(yīng)用。1L6561的工作原理和典型應(yīng)用L6561的典型應(yīng)用電路如圖1所示（不含虛線框部分）。在高壓大電流場(chǎng)合，如果在二極管還在正向?qū)娏鞯臅r(shí)候，突然施加反向高壓，將會(huì)有很大的反向恢復(fù)電流流動(dòng)，產(chǎn)生較大的功耗，影響電路的可靠性和效率。因此在連續(xù)模式APFC電路中必須使用具有極短反向恢復(fù)時(shí)間trr的二極管。對(duì)于臨界斷續(xù)模式APFC來(lái)說(shuō)，由于功率MOS管是在二極管的正向?qū)娏飨陆档搅阋院蟛砰_(kāi)通，所以對(duì)trr的要求不高，二極管的關(guān)斷和MOS管的開(kāi)通損耗很小。為了檢測(cè)出二極管中的正向?qū)娏飨陆档搅愕臅r(shí)間點(diǎn)，通常的APFC控制芯片（如ST的L6561和Onsemi的MC33262）是通過(guò)檢測(cè)升壓線圈次級(jí)繞組的電壓下降沿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作原理是：當(dāng)MOS管關(guān)斷以后，升壓電感中的能量通過(guò)二極管釋放給輸出電容，所以二極管中的電流即是升壓電感的電流，電感兩端電壓為輸入電壓與輸出直流電壓之差。當(dāng)電感中能量釋放完以后，二極管截止，電感電壓下降為零。控制芯片檢測(cè)到電壓下降沿后，立即開(kāi)通MOS管，實(shí)現(xiàn)臨界導(dǎo)通工作模式。2L6561在電源電壓過(guò)高時(shí)的問(wèn)題如圖1所示，當(dāng)工頻輸入電壓升高，其峰值接近輸出電壓時(shí)，L6561無(wú)法正常工作。這是因?yàn)楫?dāng)MOS管關(guān)斷后，二極管導(dǎo)通時(shí)，電感兩端電壓很低，次級(jí)繞組提供給控制芯片ZCD端（腳5）的電壓信號(hào)低于2.1V的閾值電壓，因此在二極管電流下降為零時(shí)也就無(wú)法檢測(cè)到電壓下降沿信號(hào)，L6561輸出保持為零，直到芯片內(nèi)部定時(shí)器（大約80μs）結(jié)束后再輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。實(shí)測(cè)表明，此時(shí)APFC工作頻率大約為10kHz，輸入濾波電路不但無(wú)法將其濾掉，反而使濾波電感L1和濾波電容C1、C2之間產(chǎn)生振蕩而在電網(wǎng)上產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，并影響設(shè)備的可靠工作。當(dāng)有多個(gè)這種電路接在電網(wǎng)上同時(shí)工作時(shí)，由于相互之間產(chǎn)生諧振，其危害特別嚴(yán)重。3改進(jìn)的電路為了避免這種干擾，有必要在工頻電壓過(guò)高時(shí)將APFC關(guān)掉。使10kHz的振蕩無(wú)法形成。3.1靜態(tài)檢測(cè)在輸出直流高壓為一固定值（如400V）的情況下，可通過(guò)比較器檢測(cè)工頻電源峰值，在電源峰值超過(guò)設(shè)定值時(shí)將APFC電路關(guān)閉。當(dāng)輸出為可變直流高壓時(shí)，則可采用以下電路，實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。3.2動(dòng)態(tài)檢測(cè)其實(shí)現(xiàn)方式如圖1中虛線框內(nèi)電路所示。主要思路是：設(shè)置一電壓檢測(cè)電路，當(dāng)檢測(cè)到電感次級(jí)繞組的電壓不能保證超過(guò)L6561的閾值電壓時(shí)，則將APFC電路關(guān)閉，以消除振蕩。圖1中比較器LM393A的同相端接2.3V基準(zhǔn)電壓，反相端通過(guò)波形整形電路接到電感的次級(jí)繞組。因?yàn)長(zhǎng)6561的閾值電壓為2.1V，因此腳5電壓低于2.1V即不能正常工作。本電路利用比較器來(lái)檢測(cè)腳5電壓，當(dāng)電壓低于2.3V時(shí)輸出高電平到D觸發(fā)器的輸入端D。L6561的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)反相器接到D觸發(fā)器的時(shí)鐘端CK，當(dāng)MOS管關(guān)斷時(shí)在CK端產(chǎn)生上跳沿觸發(fā)信號(hào)，將D端數(shù)據(jù)送至反相輸出端腳2（Q）。R8、C4的時(shí)間常約為1滋s，以保證在D端信號(hào)穩(wěn)定后再將上跳沿加到CK端。555定時(shí)電路接成單穩(wěn)態(tài)形式，通過(guò)C6將信號(hào)耦合至555電路的觸發(fā)端腳2，使輸出端腳3發(fā)出一個(gè)正脈沖信號(hào)，此信號(hào)送至L6561的INV端（腳1），使腳1電平升高，因次L6561進(jìn)入輸出過(guò)壓保護(hù)狀態(tài)，APFC停止工作。D7的作用是隔斷555電路的腳3的低電平對(duì)L6561的腳1電壓的影響。比較器LM393B的作用是：在工頻電源電壓較低時(shí)，將電壓檢測(cè)電路的輸出屏蔽掉，使電源電壓過(guò)零時(shí)的一些干擾信號(hào)不會(huì)使檢測(cè)電路誤動(dòng)作。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖2~圖4為單個(gè)APFC電路工作時(shí)的實(shí)測(cè)波形，上邊通道為電源電壓波形，下邊通道為電源電流波形。由波形可以看到，220V時(shí)，電源電流比較光滑；當(dāng)電壓升到255V時(shí)，在電源電壓的峰值處有電流的振蕩；電路改進(jìn)后，電流振蕩消失。________________________________________________________________________________5結(jié)語(yǔ)由以上的電路分