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          常用有源功率因數(shù)校正電路分類及工作原理分析

          作者: 時(shí)間:2013-09-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


            常用有源電路分為連續(xù)電流模式控制型與非連續(xù)電流模式控制型兩類。其中,連續(xù)電流模式控制型主要有升壓型(Boost)、降壓型(Buck)、升降壓型(Buck-Boost)之分;非連續(xù)電流模式控制型有正激型(Forward)、反激型(Fly back)之分,下面對(duì)這幾種電路的工作原理分別加以介紹。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/228259.htm

            1.升壓型電路

            升壓型主電路如圖1所示,其工作過(guò)程如下:當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流IL流過(guò)電感線圈L,在電感線圈未飽和前,電流線性增加,電能以磁能的形式儲(chǔ)存在電感線圈中,此時(shí),電容C放電為負(fù)載提供能量;當(dāng)Q截止時(shí),L兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)VL,以保持電流方向不變。這樣,VL與電源VIN串聯(lián)向電容和負(fù)載供電。

            常用有源功率因數(shù)校正電路分類及工作原理分析

            圖1 升壓型主電路

            這種電路的優(yōu)點(diǎn)是:(1)輸入電流完全連續(xù),并且在整個(gè)輸人電壓的正弦周期內(nèi)都可以調(diào)制,因此可獲得很高的功率因數(shù);(2)電感電流即為輸入電流,容易調(diào)節(jié);(3)開(kāi)關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出共地,驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單;(4)輸入電流連續(xù),開(kāi)關(guān)管的電流峰值較小,對(duì)輸入電壓變化適應(yīng)性強(qiáng),適用于電網(wǎng)電壓變化特別大的場(chǎng)合。主要缺點(diǎn)是輸出電壓比較高,且不能利用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。

            2.降壓型PFC電路

            降壓型PFC電路如圖2所示,其工作過(guò)程如下:當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流IL流過(guò)電感線圈,在電感線圈未飽和前,電流IL線性增加;當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí),L兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),向電容和負(fù)載供電。由于變換器輸出電壓小于電源電壓,故稱為降壓變換器。

            常用有源功率因數(shù)校正電路分類及工作原理分析

            圖2 降壓型PFC主電路

           ?。?)這種電路的主要優(yōu)點(diǎn)是:開(kāi)關(guān)管所受的最大電壓為輸人電壓的最大值,因此開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較??;當(dāng)后級(jí)短路時(shí),可以利用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。

           ?。?)該電路的主要缺點(diǎn)是:由于只有在輸人電壓高于輸出電壓時(shí),該電路才能工作,所以在每個(gè)正弦周期中,該電路有一段因輸人電壓低而不能正常工作,輸出電壓較低,在相同功率等級(jí)時(shí),后級(jí)DC/DC變換器電流應(yīng)力較大;開(kāi)關(guān)管門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同,驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜,加之輸人電流斷續(xù),功率因數(shù)不可能提高很多,因此很少被采用。

            3.升降壓型PFC電路

            升降壓型PFC電路如圖3所示,其工作過(guò)程如下:當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流IIN流過(guò)電感線圈,L儲(chǔ)能,此時(shí)電容C放電為負(fù)載提供能量;當(dāng)Q斷開(kāi)時(shí),IL有減小趨勢(shì),L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)使二極管D正偏導(dǎo)通,L釋放其儲(chǔ)存的能量,向電容C和負(fù)載供電。

            常用有源功率因數(shù)校正電路分類及工作原理分析

            圖3升壓型PFC主電路

           ?。?)該電路的優(yōu)點(diǎn)是既可對(duì)輸人電壓升壓又可以降壓,因此在整個(gè)輸入正弦周期都可以連續(xù)工作;該電路輸出電壓選擇范圍較大,可根據(jù)一級(jí)的不同要求設(shè)計(jì);利用開(kāi)關(guān)管可實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。

           ?。?)該電路的主要缺點(diǎn)有:開(kāi)關(guān)管所受的電壓為輸入電壓與輸出電壓之和,因此開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較大;由于在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中,只有在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)才有輸入電流,因此峰值電流較大;開(kāi)關(guān)管門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同,驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜;輸出電壓極性與輸入電壓極性相反,后級(jí)逆變電路較難設(shè)計(jì),因此也采用得較少。

            提示:常用連續(xù)電流模式類芯片有TDA16888(PFC+PWM)、1PCS01(PFC)、L4981、FA4800(PFC+PWM)、UC3854、UCC3817、UCC3818等。

            4.正激型PFC電路

            正激型PFC電路如圖4所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),二級(jí)管D1正偏導(dǎo)通,電網(wǎng)向負(fù)載提供能量,輸出電感L儲(chǔ)能。當(dāng)Q關(guān)斷時(shí),L中儲(chǔ)存的能量通過(guò)續(xù)流二極管D2向負(fù)載釋放。

            這種電路的優(yōu)點(diǎn)是功率級(jí)電路簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是要增加一個(gè)磁復(fù)位回路來(lái)釋放正激期間電感中的儲(chǔ)能。

            常用有源功率因數(shù)校正電路分類及工作原理分析

            圖4 正激型PFC主電路

            5.反激型PFC電路

            反激型PFC電路如圖5所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),輸入電壓加到高頻變壓器B1的原邊繞組上,由于B1副邊整流二極管D1反接,副邊繞組中沒(méi)有電流流過(guò),此時(shí),電容C放電向負(fù)載提供能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí),繞組上的電壓極性反向,二極管D1正偏導(dǎo)通,儲(chǔ)存在變壓器中的能量通過(guò)二極管D1向負(fù)載釋放。

            這種電路的優(yōu)點(diǎn)是功率級(jí)電路簡(jiǎn)單,且具有過(guò)載保護(hù)功能。

            常用有源功率因數(shù)校正電路分類及工作原理分析

            圖5 反激型PFC主電路

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