[實(shí)用新型]基于臨界模式PFC電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420638631.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204205933U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒新;王松長(zhǎng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市恒耀光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/42
• 分類號(hào): H02M1/42
• 代理公司: 北京市盈科律師事務(wù)所 11344
• 代理人: 諶杰君

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種PFC電路。

背景技術(shù)

PFC主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因子越高，說(shuō)明電能的利用效率越高。PFC有兩種，一種是無(wú)源PFC(也稱被動(dòng)式PFC)，一種是有源PFC(也稱主動(dòng)式PFC)。無(wú)源PFC一般采用電感補(bǔ)償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來(lái)提高功率因子，但無(wú)源PFC的功率因子不是很高，只能達(dá)到0.7～0.8；有源PFC由電感電容及電子元器件組成，體積小，可以達(dá)到很高的功率因子，但成本要高出無(wú)源PFC一些。

有源PFC電路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC電路的開(kāi)關(guān)電源，至少具有以下特點(diǎn)：

1)輸入電壓可以從90V到277V；

2)高于0.99的線路功率因子，并具有低損耗和高可靠、高效率等優(yōu)點(diǎn)；

3)輸出不隨輸入電壓的波動(dòng)而變化，因此可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓；

4)有源PFC輸出DC電壓紋波很小，且呈100Hz/120Hz(工頻2倍)的正弦波，因此采用有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。

功率因子校正電路是對(duì)離線電源的輸入電流波形進(jìn)行整形，以使從電源吸取的有功功率最大化。在理想情況下，電器應(yīng)該表現(xiàn)為一個(gè)純電阻的負(fù)載，此時(shí)電器吸收的反射功率為零。在這種情況下，本質(zhì)上不存在輸入電流諧波。電流是輸入電壓(通常是一個(gè)正弦波)的完美復(fù)制品，而且與其同相。在這種情況下，對(duì)于進(jìn)行所需工作所要求的有功功率而言，從電網(wǎng)電源吸收的電流最小，而且還減小了與配電發(fā)電以及相關(guān)過(guò)程中的基本設(shè)備有關(guān)的損耗和成本。由于沒(méi)有諧波，也減小了與使用相同電源供電的其它器件之間的干擾。

傳統(tǒng)的有源PFC電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，工頻電壓經(jīng)保險(xiǎn)絲F1，通過(guò)共模電感(LF1,LF3)及電容(CX1,CX2)組成的EMI濾波器后，經(jīng)BD1橋式整流變成兩倍工頻的電壓。后經(jīng)Boost有源PFC電路，將橋式整流后的電壓升至近400Vdc。PFC的目地：是使輸入電流波形跟隨輸入電壓波形，是使電流波形相對(duì)于電壓波形不會(huì)大的畸變或失真。而PFC電路為達(dá)到這一目地：是通過(guò)Boost后,將原本50/60Hz工作頻率的輸入正弦電流/壓，將其提高至幾十KHz或百KHz以上，這樣可使輸入電流的平均值呈現(xiàn)正弦狀，從而有效的降低輸入電流的畸變或失真。

如圖2所示，在低電壓輸入時(shí)(如：110Vac及以下),PFC只有一種電壓輸出(如:400Vdc)，則導(dǎo)通占空比會(huì)拉的很大(根據(jù)公式Don＝(Vo-Vin)/Vo可以推出,輸入/出壓差越大，占空比越大)。而占空比越大，會(huì)使在一個(gè)周期內(nèi)所呈現(xiàn)的峰值電流越大,這樣會(huì)使開(kāi)關(guān)管Q1在開(kāi)通狀態(tài)所產(chǎn)生的通態(tài)損耗和關(guān)斷過(guò)程中關(guān)斷應(yīng)力變大；同時(shí)也使在同樣的基礎(chǔ)上電感電流的高頻紋波變大,這樣加大了電感交流分量的損耗，從而使整個(gè)PFC電路的效率變低。

如圖2所示，在輸入電壓全范圍內(nèi)，U1_3(MULT)會(huì)隨輸入電壓的高低變化成比例的變化：輸入電壓越高時(shí)，U1_3(MULT)電壓越高；輸入電壓越低時(shí)，U1_3(MULT)電壓越低。一般是將輸出電壓按分壓比回饋回PFC控制芯片,再與檢測(cè)到的輸入電壓的相乘，以此來(lái)確定電感電流峰值。當(dāng)它們的乘積小時(shí),U1_7輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖高電平的時(shí)間越長(zhǎng),開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)通時(shí)間越久,峰值電流越大；當(dāng)它們的乘積大時(shí),則反之；由此得到的輸入電流是以100/120Hz正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流，經(jīng)濾波后輸入電流與輸入電壓同相位的正弦波形電流。在低電壓輸入(如:110Vac±20％時(shí)),輸出電壓的分壓比與輸入電壓的分壓比的乘積較小,使在輸入電壓的正弦波峰時(shí),電感上的高頻峰值電流變大,而使其有效值電流加大,使其正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流更接近輸入電壓的正弦波，從而提升了PF值。在高電壓輸入(如:220Vac±20％時(shí)),輸出電壓的分壓比與輸入電壓的分壓比的乘積較大,使在輸入電壓的正弦波峰時(shí)及其它的伏/秒值時(shí),電感上的高頻峰值電流都變小,而使其有效值電流減小,使其正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流更畸變于輸入電壓的正弦波，而導(dǎo)致PF值下降。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在全壓輸入范圍內(nèi)能夠保障PF值的基于臨界模式PFC電路。