UPS不間斷電源中的PFC電路

這樣一來(lái)，當(dāng)電路工作于市電狀態(tài)時(shí)，U11內(nèi)部乘法器的輸入端就有兩路檢測(cè)信號(hào)輸入：一路是精密檢波器U9C、U9A經(jīng)○6、○8腳送來(lái)的市電檢測(cè)電壓；另一路是由電壓切換開(kāi)關(guān)SW經(jīng)○7腳送來(lái)的±BUS檢測(cè)電壓，U11對(duì)這兩路信號(hào)處理后，從○16腳輸出PWM信號(hào)，控制PFC功率管Q14的占空比，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的校正、±BUS電壓的升壓和穩(wěn)壓。

⒍如前所述，通常PFC電路設(shè)置在全波整流器與濾波電容之間，處理的是m型半波電壓。而在SANTAK-1053型高頻機(jī)中，PFC電路設(shè)置在市電輸入與全波整流電路之間，處理的是正弦電壓，并且在功率管與市電輸入控制點(diǎn)之間接有一只作極性校正用的整流REC1，這種結(jié)構(gòu)顯然與通常的PFC電路不同。

按照通常的PFC電路的設(shè)置，PFC電路不便產(chǎn)生正、負(fù)極性的BUS電壓。而在SANTAK-1053型高頻機(jī)中，將PFC電路設(shè)置在市電輸入與全波整流電路之間，同時(shí)在功率管與市電輸入控制點(diǎn)之間接一只極性校正用整流橋，使這一問(wèn)題便得到了解決。

圖6為SANTAK-1053型高頻機(jī)PFC電流的形成圖。當(dāng)市電為正半周時(shí)，市電流經(jīng)D1、D4、Q14/D、Q14S形成回路。當(dāng)市電為負(fù)半周時(shí)，市電流經(jīng)D2、D3、Q14/D、Q14S形成回路。因此，無(wú)論在市電的正半周還是負(fù)半周，都有PFC電流流經(jīng)Q14，并且都是從D極流進(jìn)，S極流出。這樣，這種PFC電路處理的就是全波電壓，可以很方便的得到正負(fù)對(duì)稱的BUS電壓。

三、SANTAK-C3K(S)型高頻機(jī)中的PFC電路

⒈SANTAK-C3K（S）機(jī)PFC電路的結(jié)構(gòu)

圖7所示為SANTAK-C3K（S）機(jī)的PFC電路圖。

SANTAK-C3K（S）機(jī)中的PFC電路與SANTAK-1503型機(jī)中的PFC電路在結(jié)構(gòu)上有較大的不同：

⑴在SANTAK-C3K（S）機(jī)中，PFC的控制電路中沒(méi)有使用常見(jiàn)的PFC芯片如UC3854等，而是采用了常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源PWM芯片UC3843。

⑵在SANTAK-C3K（S）機(jī)中，PFC控制管電路的基本結(jié)構(gòu)是相似的，只是因?yàn)檩敵龉β瘦^大，PFC控制管Q09采用了IGBT管，但是PFC信號(hào)電路卻迥然不同。

⑶在SANTAK-C3K（S）機(jī)中，將PFC的主要電路制作在兩塊小電路板上，并垂直插焊在主電路板上。

⒉波形變換電路

參見(jiàn)圖7所示。PFC電路的作用是根據(jù)市電和±BUS電壓的幅度變化，產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，通過(guò)PFC功率管調(diào)整市電輸入電流（市電工作時(shí)）的和±BUS電壓（電池工作時(shí)）的大小。

CPU根據(jù)檢測(cè)到的市電輸入電壓和輸入電流以及±BUS電壓的數(shù)據(jù)，從○34腳輸出相應(yīng)的方波脈沖串，脈沖串中的脈沖寬度是變化的，代表了CPU的控制信息。但后面的PFC控制電路卻不能直接處理幅度恒定寬度（周期）變化的電壓波形，必須將其轉(zhuǎn)換為幅度變化的電壓波形。為此，將CPU○34腳輸出的脈沖串加至由U22B及周邊元件構(gòu)成的二階濾波器，從二階濾波器出來(lái)后就變成了正弦波信號(hào)，它的幅度變化代表了CPU的控制信息。

⒊PFC小板

⑴PFC小板的組成及功能

PFC小板由U401、U402，Q401、Q402及周邊元件組成，見(jiàn)圖7左下所示。

二階濾波器輸出的信號(hào)經(jīng)接插件CN1/1，CN10/1加至三極管Q402的基極，Q402基極接有由R401、R412組成的分壓器，將+5V電壓分出約0.5V給Q402基極，所以二階濾波器輸出的電壓超過(guò)0.5V時(shí)Q402即飽和，將U401○1腳接地，于是U401關(guān)閉，輸出端○6腳所接的PFC功率管也關(guān)閉。當(dāng)二階濾波器輸出的電壓低于0.5V時(shí)，Q402截止，U401開(kāi)通，輸出端○6腳所接的PFC功率管也開(kāi)通。二階濾波器輸出電壓幅度變化時(shí)，U401開(kāi)通的時(shí)間也隨之變化。

由上述過(guò)程可見(jiàn)，CPU輸出脈沖寬度的變化，在二階濾波器中變成了幅度的變化，經(jīng)過(guò)U401以后，又變成了PFC功率管開(kāi)通于截止的時(shí)間的變化，實(shí)現(xiàn)了CPU對(duì)PFC功率管的控制。

⑵PFC過(guò)流保護(hù)

PFC功率管流過(guò)的瞬時(shí)電流與市電的輸入電流屬于同一數(shù)量級(jí)，一旦失控，將造成電路器件的損壞。為此設(shè)置了PFC過(guò)流保護(hù)電路。
PFC過(guò)流保護(hù)電路由PFC過(guò)流檢測(cè)傳感器CT2及周邊元件組成。CT2初級(jí)串接在PFC功率電路中，PFC電路工作時(shí)，次級(jí)感應(yīng)出的電壓經(jīng)D24、R408、C406濾波加至U401○3腳，PFC電路一旦發(fā)生過(guò)流，U401即關(guān)閉。R88是負(fù)載電阻。D40整流后不經(jīng)濾波，保留了波形中的突波部分，使保護(hù)更加靈敏。

⑶PFC電路的關(guān)閉

當(dāng)PFC電路需要關(guān)閉時(shí)，CPU○35腳輸出高電平，經(jīng)R305、接插件CN1/7、CN12/2、R406、R410加至U401○2腳，使U401關(guān)閉。與此同時(shí)，CPU○35腳送出的關(guān)閉信號(hào)還經(jīng)R305送至比較器U402A的反相輸入端○2腳，只要○2腳電壓超過(guò)○3腳電壓，U402A輸出端○1腳即為低電平，使U401關(guān)閉。由于PFC電路采用了雙重關(guān)閉措施，所以關(guān)閉十分可靠。

⑷斜坡補(bǔ)償

為了保證在占空比大于50%時(shí)開(kāi)關(guān)電源能穩(wěn)定工作，需要對(duì)電路進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，其原理如前所述。本機(jī)斜坡補(bǔ)償仍然采用的是將定時(shí)電容的充放電波形與電流采樣電壓波形相疊加的方法，參見(jiàn)圖7所示。

圖中Q401為斜坡補(bǔ)償三極管。Q401發(fā)射極接至U401○8腳提供的+5V穩(wěn)定電壓。基極接至U401○4腳。Q401發(fā)射極經(jīng)電阻R411、R403接至U401○3腳。顯然，Q401接成射極輸出器的形式，將C401的充放電波形送入Q401基極，與功率管送入U(xiǎn)401○3腳的電流采樣電壓相疊加。于是，兩條曲線相疊加后的幅度大大增加，整個(gè)曲線的斜坡坡度增大。補(bǔ)償前接近觸發(fā)電平的斜坡曲線是平緩的，補(bǔ)償后接近觸發(fā)電平的斜坡曲線是急速上升的，在同樣位置同樣幅度的干擾脈沖，已不能使開(kāi)關(guān)電源提前截止，從而有效的保證了開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定的工作。

⒋驅(qū)動(dòng)小板

在SANTAK-C3K（S）機(jī)中，逆變驅(qū)動(dòng)電路和PFC驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)完全一樣，統(tǒng)稱驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路制作在一塊小板上，稱為驅(qū)動(dòng)小板，標(biāo)號(hào)為DUR/MODULE。驅(qū)動(dòng)小板的原理圖見(jiàn)圖7右下所示。

在驅(qū)動(dòng)小板中，由主板開(kāi)關(guān)電源變壓器TX201次級(jí)送來(lái)的開(kāi)關(guān)電源脈沖，經(jīng)接插件CN13/1、D700送入驅(qū)動(dòng)小板內(nèi)的開(kāi)關(guān)變壓器TX700的初級(jí)，次級(jí)電壓經(jīng)D701整流、C703、C704濾波，ZD702、ZD703穩(wěn)壓后，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)三極管所需的正負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓。正驅(qū)動(dòng)電壓加至上驅(qū)動(dòng)管Q702的集電極，負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓加至下驅(qū)動(dòng)管Q703的集電極，正負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓的公共點(diǎn)，即0點(diǎn)經(jīng)接插件CN13/9輸出作為輸出信號(hào)的參考點(diǎn)。

圖中U701（TLP250）既保證了功率驅(qū)動(dòng)電路與PWM脈寬調(diào)制電路的可靠隔離，又具備了直接驅(qū)動(dòng)MOSFET的能力，使驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化。

TLP250為雙列直插8腳封裝。其中○1、○4腳為空腳。○2腳為內(nèi)部發(fā)光二極管正極，○3腳為內(nèi)部發(fā)光二極管負(fù)極?！?腳為內(nèi)部上驅(qū)動(dòng)管集電極，○5腳為內(nèi)部下驅(qū)動(dòng)管的集電極，○6、腳為輸出端。

圖中R707為消振阻尼電阻，消除電路中的自激振蕩因素。R708、R709為自給負(fù)偏壓電阻。當(dāng)上驅(qū)動(dòng)管飽和、下驅(qū)動(dòng)管截止時(shí)，R708、R709可壓低下驅(qū)動(dòng)管發(fā)射極電位，使基極電位高于發(fā)射極電位，因而使下驅(qū)動(dòng)管可靠截止。同樣道理，當(dāng)上驅(qū)動(dòng)管截止、下驅(qū)動(dòng)管飽和時(shí)，R708、R709可抬高上驅(qū)動(dòng)管發(fā)射極電位，使基極電位低于發(fā)射極電位，因而使上驅(qū)動(dòng)管可靠截止。

圖中U701○3腳經(jīng)接插件CN13/4、CN10/5、R409接地。U701○2腳經(jīng)接插件CN13/3、CN10/6接至PFC小板上U401輸出端○6腳。當(dāng)U401○6腳為低電平時(shí)，內(nèi)部發(fā)光二極管截止，U701○6、○7腳輸出為高電平，上驅(qū)動(dòng)管飽和，下驅(qū)動(dòng)管截止，驅(qū)動(dòng)小板輸出端經(jīng)接插件CN13/9 輸出高電平。而當(dāng)U401⑹腳為高電平時(shí)，內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，U701○6、○7腳輸出為低電平，上驅(qū)動(dòng)管截止，下驅(qū)動(dòng)管飽和，驅(qū)動(dòng)小板輸出端經(jīng)接插件CN13/9輸出低電平。

至此，由驅(qū)動(dòng)小板經(jīng)接插件CN13/9輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列變化，又恢復(fù)成CPU○34腳輸出的那種幅度恒定，寬度變化的脈沖串了。

⒌SANTAK-C3K（S）機(jī)的PFC電路

由圖7可見(jiàn)，市電相線經(jīng)PFC電感L06進(jìn)入由D16、D17，C36、C38、C37、C39組成的全波整流濾波電路，PFC電路只是控制市電電流的大小，并未切斷市電通路，不影響整流電路的基本功能。

驅(qū)動(dòng)小板輸出的PFC控制電壓送至