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功率因数校正电路

来源：小侦探旅游网

第12卷　第1期

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)

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

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从图3看出,Q高电平对应ICS上升段,Q低电平对应ICS下降段,说明电感L中电流变化与MOSFETQ的开关信号自洽。正因如此,本电路才得以周而复始,使电流不断沿电压包络“跟踪”变化下去,从而达到功率因数校正目的。1.3　几个主要参量的设置

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-V󰁴P)V2actηL=

2P0V0

图3　R、S、Q逻辑关系

式中V0输出电压、P0输出功率、V󰁴P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

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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)

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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

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