精品文檔-下載后可編輯單相電源功率因數校正電路的分析與改進-新品速遞引言隨著能源的日益緊缺，人們越來越關注電源的節能，因而有源功率因數校正（APFC）在照明電源、通信電源等領域得到了廣泛的應用。以往的電源整流電路是將工頻電壓通過整流二極管直接對大容量電解電容充電以獲得高壓直流供電電壓。這種電路的缺點是輸入電流只在電源電壓的峰值時流入電路，它含有極高的諧波分量，電能浪費嚴重，且對系統產生電磁干擾。有源功率因數校正是通過高頻半導體開關和電感的組合使輸入電流導通角展寬來實現的，其中的臨界斷續模式APFC電路在中小功率電源得到了普遍的應用。1L6561的工作原理和典型應用L6561的典型應用電路如圖1所示（不含虛線框部分）。在高壓大電流場合，如果在二極管還在正向導通電流的時候，突然施加反向高壓，將會有很大的反向恢復電流流動，產生較大的功耗，影響電路的可靠性和效率。因此在連續模式APFC電路中必須使用具有極短反向恢復時間trr的二極管。對于臨界斷續模式APFC來說，由于功率MOS管是在二極管的正向導通電流下降到零以后才開通，所以對trr的要求不高，二極管的關斷和MOS管的開通損耗很小。為了檢測出二極管中的正向導通電流下降到零的時間點，通常的APFC控制芯片（如ST的L6561和Onsemi的MC33262）是通過檢測升壓線圈次級繞組的電壓下降沿來實現的。其工作原理是：當MOS管關斷以后，升壓電感中的能量通過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。控制芯片檢測到電壓下降沿后，立即開通MOS管，實現臨界導通工作模式。2L6561在電源電壓過高時的問題如圖1所示，當工頻輸入電壓升高，其峰值接近輸出電壓時，L6561無法正常工作。這是因為當MOS管關斷后，二極管導通時，電感兩端電壓很低，次級繞組提供給控制芯片ZCD端（腳5）的電壓信號低于2.1V的閾值電壓，因此在二極管電流下降為零時也就無法檢測到電壓下降沿信號，L6561輸出保持為零，直到芯片內部定時器（大約80μs）結束后再輸出驅動脈沖。實測表明，此時APFC工作頻率大約為10kHz，輸入濾波電路不但無法將其濾掉，反而使濾波電感L1和濾波電容C1、C2之間產生振蕩而在電網上產生嚴重干擾，并影響設備的可靠工作。當有多個這種電路接在電網上同時工作時，由于相互之間產生諧振，其危害特別嚴重。3改進的電路為了避免這種干擾，有必要在工頻電壓過高時將APFC關掉。使10kHz的振蕩無法形成。3.1靜態檢測在輸出直流高壓為一固定值（如400V）的情況下，可通過比較器檢測工頻電源峰值，在電源峰值超過設定值時將APFC電路關閉。當輸出為可變直流高壓時，則可采用以下電路，實現輸入與輸出之間的動態檢測。3.2動態檢測其實現方式如圖1中虛線框內電路所示。主要思路是：設置一電壓檢測電路，當檢測到電感次級繞組的電壓不能保證超過L6561的閾值電壓時，則將APFC電路關閉，以消除振蕩。圖1中比較器LM393A的同相端接2.3V基準電壓，反相端通過波形整形電路接到電感的次級繞組。因為L6561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檢測腳5電壓，當電壓低于2.3V時輸出高電平到D觸發器的輸入端D。L6561的輸出驅動信號通過反相器接到D觸發器的時鐘端CK，當MOS管關斷時在CK端產生上跳沿觸發信號，將D端數據送至反相輸出端腳2（Q）。R8、C4的時間常約為1滋s，以保證在D端信號穩定后再將上跳沿加到CK端。555定時電路接成單穩態形式，通過C6將信號耦合至555電路的觸發端腳2，使輸出端腳3發出一個正脈沖信號，此信號送至L6561的INV端（腳1），使腳1電平升高，因次L6561進入輸出過壓保護狀態，APFC停止工作。D7的作用是隔斷555電路的腳3的低電平對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，將電壓檢測電路的輸出屏蔽掉，使電源電壓過零時的一些干擾信號不會使檢測電路誤動作。4實驗結果圖2~圖4為單個APFC電路工作時的實測波形，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，電源電流比較光滑；當電壓升到255V時，在電源電壓的峰值處有電流的振蕩；電路改進后，電流振蕩消失。________________________________________________________________________________5結語由以上的電路分