功率因数校正(PFC)电路即有源式PFC电路


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      有源式PFC电路由高频电感、开关功率管、快恢复续流二极管和电容等元器件构成,实际上也就是升压型开关电源电路(boost),这种PFC电路能将110V220V的交流市电转变为400V左右的直流高压。有源式PFC电路具有体积小、重量轻、输入轻、输入电压范围宽和功率因数高(通常可达98%以上)等特点,其缺点为成本高和电路结构复杂等。这种PFC电路通常都是使用专用的IC去调整输入电流和电压的波形和相位,对电流和电压间的相位差进行补偿。此外,有源式PFC电路还可用作辅助电源,因此在有源式PFC电路中,往往不需要待机变压器,而且有源式PFC电路的输出直流电压的波纹很小,这种电源不必采用很大容量的滤波电容。与无源式PFC电路类似,有源式PFC电路工作时也会产生震动噪音,只不过是高频噪音。相对于无源式PFC电路,有源式PFC电路结构复杂,成本较无源式PFC电路要高得多,主要应用于中高端开关电源产品和100W以上的中大功率输出的开关电源中。
      有源式PFC电路的种类如下。
      1)平均电流型。工作频率固定,输入电流连续(CCM),典型的控制驱动ICUC3854L6562.这种平均电流控制方式的PFC电路的优点:恒频控制,工作在电感电流连续状态,开关功率管电流有效值小,EMI滤波器体积小,能抑制开关噪音,输入电流波形失真小。主要缺点是:控制电路复杂,须用乘法器和除法器,需检测电感电流,需电流控制环路。
      2)滞后电流型。工作频率可变,电流达到滞后带内发生功率开关通与断操作,使输入电流上升、下降。电流波形平均值取决于电感输入电流。
      3)峰值电流型。工作频率变化,电流不连续(DCM),DCM采用跟随器方法具有电路简单、易于实现的优点。它的缺点是:PF和输入电压Vin与输出电压Vo的比值相关,既当Vin变化时,PF值也将发生变化,同时输入电流波形随Vin/Vo的值的加大而使THD变大;开关功率管的峰值电流大(在相同容量情况下,DCM中通过开关器件的峰值电流为CCM2倍),从而导致开关功率管损耗增加。所以在大功率APFC电路中,常采用CCM方式。
      (4)电压控制器。工作频率固定,电流不连续,采用固定占空比的方法,电流自动跟随电压。这种控制方法一般用在输出功率比较小的场合,另外在单级功率因数校正中多采用这种方法。
      5)非线性载波控制技术。非线性载波控制(NLC)不需要采样电压,内部电路作为乘法器,即载波发生器为电流控制环产生时变参考信号。这种控制方法工作在CCM模式,可用于FlybackCukBoost等扩扑结构中,其调制方式有脉冲前沿调制和脉冲后沿调制。
      (6)单周期控制技术。它是一种非线性控制技术,该控制方法的突出特点是,无论是稳态还是暂态,它都能保持受控量(通常为斩波波形)的平均值恰好等于或正比于给定值,即能在一个开关周期内,有效的抑制电源侧的扰动,既没有稳态误差,也没有暂态误差,这种控制技术可广泛应用于非线性系统的场合,不必考虑电流模式控制中的人为补偿。
      (7)电荷泵控制技术。利用电流互感器检测开关功率管的开通电流,并给检测电容充电,当充电电压达到控制电压时关闭开关功率管,并同时放掉检测电容上的电压,直到下一个时钟脉冲到来使开关功率管再次开通,控制电压与电网输入电压同相位,并按正弦规律变化。由于控制信号实际为开关电流在一个周期内的总电荷,因此称为电荷控制方式。

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