1999年 3月 武 汉 纺 织 工 学 院 学 报
JOURNALOFWUHANTEXTILES.&T.INSTITUTE Vo1.12No.1Mar. 1999一种实用的功率因数校正电路
殷先洪 许明耀 李村益
(基础部)
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摘 要 介绍了一种以专用芯片L6560为核心元件构建的功率因数校正电路,着重介绍芯片内部结构及与芯片配合的外围电路的设置,为该芯片运用提供更趋实用性参考。关键词 功率因数 校正 升压电路分类号 TN711.61
0 引言
针对功率在2kW以内的开关电源,采取相关功率因数校正(简称PFC)措施,可以将电源功率因数由不足0.7提高到0.95以上,且输入电流谐波总量控制在15%以内,极大地降低了电源对电网的谐波污染(参见图4)。1993年,机电部委托专家组调研,就制定相关标准的必要性及功率因数校正技术攻关提出建议。至今,发达国家已将该项技术由理论电工学研究发展到商品化。
这里,介绍一种专用的功率因数校正芯片L6560构建的PFC电路,并探讨其应用性能特征。
1 L6560构建的PFC电路
1.1 L6560芯片简介
该芯片为8端IC,内部集成有乘法器、RS触发器、电流最小值检测、过压及驱动器等。图1为内部结构框图。1.2 基本工作原理
图2是以L6560为控制器的PFC完整电路。
图中R1、R2、C2网络将前馈输入整流正弦电压取样进入3脚;R10、R11对主回路输出电压采样进入1脚。通过乘法器混合,输出仍为整流后的正弦电压。而R9对主回路电流采样进入4脚,该信号与乘法器输出信号进行比较后加在RS触发器的R端。电感L的副边N2可检测
收稿日期:1998-10-19,修改稿收到日期:1999-01-13殷先洪,男,1966年生,工程师;武汉,武汉纺织工学院(430073)© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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第1期 殷先洪等: 一种实用的功率因数校正电路
图1 L6560内部结构框图 图2 L6560构建的PFC电路
到电感电压换向,同时,通过8脚给芯片供电。
图3表示出RS触发器各端电平逻辑关系:ICS为高频开关电流,可近似看作三角波;VMO是乘法器输出电压上任一微小段,可近似看成直线。两者通过比较器后,得到的电压波形加到R端。即,当VICS>VMO,R置0;当VICS 1.3.1 电感L与输入电容C1的设置方法 由于电容C1提供正弦调制波信号,C1的容量不能小,否则,电流波形畸变;另一方面,C1的容量过大,导致电流过零时间增加,PF值下降。因此,C1的设置必须配合以电感L与输出功率相适应。 电感L可参考公式: (V0-VP)V2actηL= 2P0V0 图3 R、S、Q逻辑关系 式中V0输出电压、P0输出功率、VP交流电压峰值、Vac交流电压有效值、t开关管导通时间 (取20μs)、η电路工作效率(取0.92)。 实验表明,V0=400V,P0=250W,则C1=1.5μF、L=380μH。 通常,电感L的原边N1取数十匝,磁芯加气隙;而反馈绕组N2不宜照搬现成数据。这里介绍一种比较安全可靠的方法:N2从较少匝数(如2匝)开始,由示波器监视8脚对地电位,逐 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 武 汉 纺 织 工 学 院 学 报 1999年90 匝增减N2至8脚电位达到额定工作范围即可。若调整N1或气隙,N2相应作改变。1.3.2 两个分压器的设置 R10+R11分压器R10、R11对输出电压取样,同时也确定输出电压的大小:V0=Vref1, R11 (Vref1=2.5V)。R7、C5使比较器工作稳定,且滤出V0中100Hz纹波影响。 分压器R1、R2对输入电压采样。R1固定、减小R2,则输入电压范围向高端移。 从图1知,输出电压反馈信号与内部参考电压Vref1通过低通高放比较器比较后,再与前馈输入电压信号相乘。这样的运算过程导致两方面效果:(1)若负载变化引起输出电压较小变化就会引起输入电流较大变化,以保证输出电压稳定;(2)负载不变化,输入电压变化同样会引起输入电流的变化,保证输出功率恒定,即输出电压稳定。 因此,两个分压器配合设计,以保证芯片内部放大器工作在线性区。 3 该PFC电路性能评价 通过实验观察,该电路具备如下性能特征: (1)功率因数校正理想,PF值可高达0.99;(2)电流谐波总量低,THD值一般低于15%;(3)输出电压稳定,输入电压范围宽;(4)由于工作频率高,电感元件小。 由实验测得相关数据对比,加与不加PFC电路的输入电流波形及谐波分析。如图4所示。 (a)不加PFC时输入电流iac波形及谐波分析 (b)加PFC时输入电流iac波形及谐波分析 图4 加与不加PFC时iac及谐波分析对比 (下转第94页) © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 武 汉 纺 织 工 学 院 学 报 1999年94 ScientificManagementinTeachingManagement YanJuan HuaYufeng Abstract:Inthisarticlefromthreeaspectswehavediscussedtheimportanceofscientificmanage2mentbeingusedinourteachingmanagement.Scientificmanagementisbeneficialtoourteachingworkandtotheimprovementofourteachingquality. Keywords:teachingmanagement;scientificmanagement;modernizationquantitative (上接第90页) 本电路也存在一些不足: (1)EMI较大 输入电流呈三角波沿电压正弦包络变化,必然有高频“毛刺”,引起电磁干扰。不过,这种干扰不论是呈空间辐射形式还是从电源线上传播,都随距离增加而急剧衰减,加滤波器是不难克服的; (2)用于隔离的快速二极管D7换向功耗大,造成PFC电路效率一般在0.92以内。虽然L6560使用参考资料上介绍,D7换向出现在电感L电压换向之后,对其反向恢复特性可不作严格要求。但是,实际中随着D7的结温上升,其反复恢复时间trr也会增加,而trr增加又导致换向损耗加大,结温升高,形成恶性循环。那么,对D7的选择需慎重。 参考文献 1 赵效敏1开关电源的设计与应用1上海:上海科学普及出版社,1994. 2 SGS-THOMSON1Designer’sGuidetoPowerProductsApplicationManual1SGS-THOMSONMICRO2ELECTRONICS,1996. PracticalExampleofPowerFactorCorrectionCircuit YinXianhong XuMingyao LiCunyi Abstract:ApracticalexampleofpowerfactorcorrectioncircuitbasedonL6560isintroduced.TheinsidecircuitblocksoftheL6560andtheoutsidecompatiblecomponentsaredescribedfullyandaccurately.Bymeansofauthors’experiments,theevalutionperformanceofthePFCcircuitisimplemented.Thus,thispaperhasgiventhepracticalreferenceforstableandsafeoperationtothepowerfactorcorrector:L6560. Keywords:powerfactor;correction;boostingcircuit © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
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