一种新颖的电流连续模式功率因数校正电路的研究

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:介绍了一种固定关断时间控制的功率因数校正电路,它的主要特点是通过外部简单电路来控制开关管的关断时间,从而实现了固定关断时间,这样可以提高输出功率等级。实验表明:这种控制方法实现了固定关断时间控制。 关键词:固定关断时间;功率因数校正;电流连续模式 引言 目前以Boost为主电路的PFC电路的控制方法有两种,即固定频率PWM(CCM)和临界导通PWM(DCM)。对于相同的输出功率等级来说,DCMPFC电路中的峰值电流要比CCMPFC电路中的峰值电流大。一般说来,对于小功率PFC电路,采用DCM的控制方法;对于大功率PFC电路,则采用CCM的控制方法;对于中间功率,则希望电路根据输入电压和负载工作在CCM或DCM,这样就可以提高电路的效率。 本文介绍了一种固定关断时间,开通时间可以调整的功率因数校正电路,它的控制方法被称为固定关断时间控制(Fixedofftimecontrol)。本文以L6562芯片为核心,增加少量的无源器件,实现了关断时间固定的目的,并以这种固定关断时间的控制方法制作了一台350W的PFC电路原理样机,进行了理论分析,给出了实验波形。 1 工作原理 固定关断时间控制的电路图如图1所示。如果一种控制芯片的工作频率可以自动调整,另外,它的某个管脚有一个高的钳位电压(Vclamp)和一个低的触发电压(Vtrigger),再利用芯片的PWM信号就可以实现固定关断时间控制。我们把具有这样特性的管脚定义为管脚A,输出PWM信号的管脚定义为管脚B。下面介绍这种固定关断时间控制方法的工作原理。 当管脚B输出高电平时,二级管D就正向导通,通过R1快速给电容C2充电,因为管脚A有一个钳位电压,所以电容C2就会被钳在管脚A的钳位电压;当管脚B输出低电平时,二级管D就反向阻断,此时电容C2就通过R2放电,一直到电容C2上的电压等于管脚A的触发电压时,管脚B就会由低电平变为高电平,电容C2将重新被充电至管脚A的钳位电压。根据上面的分析,开关管的关断时间就由电容C2和电阻R2来确定,因此,只要电容C2和电阻R2的大小确定,那么电容C2的放电时间也就确定,也就是开关管的关断时间就确定了,这样就可以控制关断时间。 2 参数设计 这种新颖的功率因数校正电路如图2所示。其主要参数如下: 输入电压AC90~265V; 频率47~63Hz; 输出电压400V; 输出最大功率350W; 最大开关工作频率fmax=100kHz。 2.1 确定所需要的关断时间tof 2.2 确定R2及C2 选取一个大概几百pF的电容C2,然后就可以确定电阻R2 2.3 确定R1电阻R1必须满足式(3)。 式中:VB为门极驱动电压; VBmax为最大的门极驱动电压; Vclamp为管脚A的钳位电压; VF为二级管正向导通时的压降; IA为芯片的钳位电流。 2.4 C1的选取 为了使芯片能够承受相应的过应力,电容C1必须满足式(4)。 根据上面的公式,可以确定所需的参数: R1=2.2kΩ;C1=220pF;R2=3.9kΩ;C2=560pF 3 实验结果 本文以L6562为核心设计了一种固定关断时间的新颖PFC电路,它的主要特点就是固定了MOSFET的关断时间。在这种控制方法下,当输入电压过零点附近时电路以DCM模式工作,在输入电压峰值附近时电路以CCM模式工作。实验证明实现了固定关断时间控制。图3和图4分别给出了在电压过零和峰值附近时的PWM驱动信号波形;图5和图6分别给出了输出满载时,在输入电压为115V和230V时的电感电流波形;图7和图8分别给出了输出满载时,在输入电压为115V和230V时的输入电流波形。实验结果表明,在整个输入电压范围之内,实现了固定关断时间控制。 4 结语 以L6562为核心设计的固定关断时间的PFC电路,经过相应的参数设计,实现了关断时间的固定控制。对于中间功率PFC电路,采用这种固定关断时间控制方法,可以降低电路的损耗,提高电路的效率;另外这种控制方式简单,成本低。因此,这种新颖的控制方法实现了低成本,高效率。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200703/12448.html
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