[实用新型]基于临界模式PFC电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种PFC电路。

背景技术

PFC主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因子越高，说明电能的利用效率越高。PFC有两种，一种是无源PFC(也称被动式PFC)，一种是有源PFC(也称主动式PFC)。无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因子，但无源PFC的功率因子不是很高，只能达到0.7～0.8；有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因子，但成本要高出无源PFC一些。

有源PFC电路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC电路的开关电源，至少具有以下特点：

1)输入电压可以从90V到277V；

2)高于0.99的线路功率因子，并具有低损耗和高可靠、高效率等优点；

3)输出不随输入电压的波动而变化，因此可获得高度稳定的输出电压；

4)有源PFC输出DC电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz(工频2倍)的正弦波，因此采用有源PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。

功率因子校正电路是对离线电源的输入电流波形进行整形，以使从电源吸取的有功功率最大化。在理想情况下，电器应该表现为一个纯电阻的负载，此时电器吸收的反射功率为零。在这种情况下，本质上不存在输入电流谐波。电流是输入电压(通常是一个正弦波)的完美复制品，而且与其同相。在这种情况下，对于进行所需工作所要求的有功功率而言，从电网电源吸收的电流最小，而且还减小了与配电发电以及相关过程中的基本设备有关的损耗和成本。由于没有谐波，也减小了与使用相同电源供电的其它器件之间的干扰。

传统的有源PFC电路结构如图2所示，工频电压经保险丝F1，通过共模电感(LF1,LF3)及电容(CX1,CX2)组成的EMI滤波器后，经BD1桥式整流变成两倍工频的电压。后经Boost有源PFC电路，将桥式整流后的电压升至近400Vdc。PFC的目地：是使输入电流波形跟随输入电压波形，是使电流波形相对于电压波形不会大的畸变或失真。而PFC电路为达到这一目地：是通过Boost后,将原本50/60Hz工作频率的输入正弦电流/压，将其提高至几十KHz或百KHz以上，这样可使输入电流的平均值呈现正弦状，从而有效的降低输入电流的畸变或失真。

如图2所示，在低电压输入时(如：110Vac及以下),PFC只有一种电压输出(如:400Vdc)，则导通占空比会拉的很大(根据公式Don＝(Vo-Vin)/Vo可以推出,输入/出压差越大，占空比越大)。而占空比越大，会使在一个周期内所呈现的峰值电流越大,这样会使开关管Q1在开通状态所产生的通态损耗和关断过程中关断应力变大；同时也使在同样的基础上电感电流的高频纹波变大,这样加大了电感交流分量的损耗，从而使整个PFC电路的效率变低。

如图2所示，在输入电压全范围内，U1_3(MULT)会随输入电压的高低变化成比例的变化：输入电压越高时，U1_3(MULT)电压越高；输入电压越低时，U1_3(MULT)电压越低。一般是将输出电压按分压比回馈回PFC控制芯片,再与检测到的输入电压的相乘，以此来确定电感电流峰值。当它们的乘积小时,U1_7输出的驱动脉冲高电平的时间越长,开关管Q1开通时间越久,峰值电流越大；当它们的乘积大时,则反之；由此得到的输入电流是以100/120Hz正弦的、包络高频的、三角形电流，经滤波后输入电流与输入电压同相位的正弦波形电流。在低电压输入(如:110Vac±20％时),输出电压的分压比与输入电压的分压比的乘积较小,使在输入电压的正弦波峰时,电感上的高频峰值电流变大,而使其有效值电流加大,使其正弦的、包络高频的、三角形电流更接近输入电压的正弦波，从而提升了PF值。在高电压输入(如:220Vac±20％时),输出电压的分压比与输入电压的分压比的乘积较大,使在输入电压的正弦波峰时及其它的伏/秒值时,电感上的高频峰值电流都变小,而使其有效值电流减小,使其正弦的、包络高频的、三角形电流更畸变于输入电压的正弦波，而导致PF值下降。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在全压输入范围内能够保障PF值的基于临界模式PFC电路。