PFC电路的基本结构和工作原理.pdf

PFC 电路的基本结构和工作原理 上图为未加入PFC 电路的整流电路的原理方框图，下图为工作波形。由以上分析我们可以看出 未 加入PFC电路的整流电路稳定工作以后，只有在市电电压的正负峰值附近二极管才导通，产生脉冲 电流。造成离线电源功率因数降低的原因在于电流的导通角太小，在半个周期内远远小于180°，提 高功率因数就要设法使电流的波形在整个周期内追踪电压的波形。 既然造成导通角太小的原因是整流器后面接人的大容量滤波电容，有源PFC电路基本思想就是 在整流器和大容量滤波电容之间加入一级初级调整，把两者进行隔离，此PFC初级调整变换器输出 DC 一个基本稳定的 电压，同时其输入电流能按照和市电一样的正弦规律变化。 下图所示电路为加入PFC电路的基本结构和工作原理。通过比较，我们可以比较明确看出PFC 电路在电源电路结构中的位置和作用。尽管PFC电路的具体形式繁多，不尽相同，工作模式也不一 CCM DCM CRM 样 （ 电流连续型、 不连续型、 临界型），但基本的结构大同小异，大部分都是采用升 压的boost拓扑结构，因为这种电路形式优点比较多。这也是一种典型的升压开关电路，基本的思想 就是前面说的把整流电路和大滤波电容分割，通过控制PFC开关管的导通使输入电流能跟踪输入电 压的变化。工作原理并不复杂，彻底搞清楚这个基本电路的原理，就能触类旁通，给独立分析电路打 PFC L MOS 0 L 下基础。在这个电路中 电感 在 开关管 导通时储存能量，在开关管截止时．电感 上 Dl 感应出右正左负的电压，将导通时储存的能量通过升压二极管 对大的滤波电容充电，输出能量， 只不过其输入的电压是没有经过滤波的脉动电压。值得注意的是，平板电视大部分PFC电感 上大L D2 D2 都并联着一个二极管 ，该二极管 具有保护作用。 PFC C PFC L L 大家知道： 电路后面大的储能滤波电容 和 电感 是串联的，由于电感 上的电流不 C 能突变，就对大的滤波电容 的浪涌电流起了限制作用。 D2 并联保护分流二极管 ．由于没有电感的限制作用，对滤波电容的冲击反而会更大，但它可以 PFC Dl 保护升压二圾管，特别是 开关管。 是快速恢复二极管（由于开关管是在电感电流不为零的时 候关断的，需要承受更大的应力，要求二极管有极低甚至为零的反向恢复电流），承受浪涌电流的能 D2 力较弱。减小反向恢复电流和提高浪涌电压承载力是相互牵制的，而 所采用的是普通的整流二极 1N5407 3A 200A 管，承受浪涌电流的能力很强，如 的额定电流 ．浪涌电流可达 。 D2 PFC 该保护二极管 表面上降低的是对 电感和升压二极管的浪涌冲击，但实际上还有一个重要 的作用：保护PFC开关管。 在开机的瞬间，滤波电容的电压尚未建立，由于要对大电容充电．通过PFC电感的电流相对比 较大。如果在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值时，对电容充电的过程中PFC电感 有可能L 会出现磁饱和的情况，此时PFC电路工作就麻烦了，在磁饱和的情况下，流过PFC开关管的电流就 会失去限制，烧坏开关管。为防止悲剧发生，一种方法是对PFC电路工作的工作时序加以控制，即 当对大电容的充电完成以后，再启动PFC电路：另一种