一種小功率單級(jí)功率因數(shù)校正電路

　?。?）階段I開關(guān)管S1、S2，二極管VD2導(dǎo)通，輸入電壓Uin對(duì)電感L1充電，充電電流為i=(Uin＋UN2)×ton/L1。同時(shí)，電容C1通過S2、N0和S1向負(fù)載傳輸能量。

　　（2）階段Ⅱ開關(guān)管S1和S2關(guān)斷，VD2承受反壓而截止。電感中電流經(jīng)過VD3向電容C1充電，直到電感中電流變?yōu)榱恪Ｍ瑫r(shí)，變壓器N0產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，通過VD4、C1和VD5進(jìn)行磁復(fù)位，把一部分能量轉(zhuǎn)移到電容中。另外，變壓器也有一部分磁能通過繞組N3、VD8釋放到輸出端，這有助于擴(kuò)大輸出電壓的穩(wěn)定范圍。

　?。?）階段Ⅲ電感中電流為0，感應(yīng)電壓也為0，VD3承受反向電壓而截止。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　利用上述原理，做了一個(gè)小功率電源。

　　技術(shù)要求如下：

　　輸入電壓AC220V輸入頻率50Hz

　　輸出電壓DC48V輸出電流4A

　　工作頻率150kHz

　　關(guān)鍵元器件參數(shù)：儲(chǔ)能電容220μF/450VKMH

　　變壓器匝數(shù)：N1∶N2∶N3∶N0=15∶13∶6∶44

　　開關(guān)管IR460

　　輸入電感是個(gè)很重要的元件，它的選擇直接影響到實(shí)驗(yàn)效果。線圈引線要足夠粗，否則引線壓降大，損耗大。電感的氣隙不能太小，太小了電感易飽和，使得電流波形在峰值時(shí)出現(xiàn)尖峰，降低功率因數(shù)；氣隙也不能太大，否則磁心外的磁力線太多，線圈會(huì)發(fā)熱，增大損耗。另外，EI型的磁心不適合作電感，應(yīng)選用罐型磁心。

　　輸入電感應(yīng)滿足在電流最大時(shí)，即輸入電壓最高時(shí)也不飽和。取N2電壓為100V，當(dāng)Uin為260V時(shí)，由前邊公式可得D=25.8％，又頻率f=150kHz，故ton=D/f=1.72μS。電感中峰值電流ip=2×(N1/N0)×Io=2.73A,根據(jù)公式

L=U/(di/dt)≈U/(△i/△t)

=(1.414Uin＋UN2)/(ip/ton)(8)

得L=290μH。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1

表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　輸入電流波形如圖4。

　　由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)及電流波形可以看出，該電路對(duì)于改善功率因數(shù)確實(shí)有一定的作用，達(dá)到了較高的功率因數(shù)。然而由于工作中要求占空比較小，開關(guān)管等器件上損耗較大，使得電路的整體效率偏低。

　　另外，實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，輸出穩(wěn)壓范圍較小；當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，輸出穩(wěn)壓范圍較大。這是由于負(fù)載輕時(shí)，電容器放電較弱，電容器電壓達(dá)到限壓值快，從而使PWM信號(hào)占空比減小，使輸出電壓降低，破壞了輸出穩(wěn)定性。加入繞組N3及VD8，則控制了輸出電壓，即可控制N3上電壓，而N3的電壓正比于儲(chǔ)能電容電壓，故輸出電壓可以間接地控制儲(chǔ)能電容電壓，從而使電容晚些進(jìn)入限壓，擴(kuò)大輸出穩(wěn)壓范圍。

圖4輸入電流波形

5結(jié)論

　　該電路對(duì)改善功率因數(shù)確有一定作用，但由于這僅是原理電路，作為實(shí)用電路還有許多待完善的地方。