FAN7530实现有源功率因数校正器

2012-01-29 17:36:03来源: 互联网
PFC的英文全称为“Power Factor Correction”,意思是“功率因数校正”。PFC是电脑电源中的一个非常重要的参数,全称是电脑功率因素,简称为PFC,等于“视在功率乘以功率因素”,即:功率因素=实际功率/视在功率。 功率因素:功率因数表征着电脑电源输出有功功率的能力。功率是能量的传输率的度量,在直流电路中它是电压V和电流A和乘积。在交流系统里则要复杂些:即有部分交流电流在负载里循环不传输电能,它称为电抗电流或谐波电流,它使视在功率( 电压Volt乘电流Amps)大于实际功率。视在功率和实际功率的不等引出了功率因素,功率因素等于实际功率与视在功率的比值。只有电加热器和灯泡等线性负载的功率因素为1,许多设备的实际功率与视在功率的差值很小,可以忽略不计,而像容性设备如电脑的这种差值则很大、很重要。

  提高开关电源功率因数,不仅可以节能,还可以减少电网的谐波污染,提高了电网的供电质量。为此,研究出多种提高功率因数的方法,其中,有源功率因数校正技术(简称APFC)就是其中的一种有效方法,它是通过在电网和电源之间串联加入功率因数校正装置,目前最常用的为单相升压前置升压变换器原理,它由专用芯片实现的,且具有高效率、电路简单、成本低廉等优点,本文介绍的低成本电压型临界工作模式APFC控制芯片FAN7530即可实现该功能。

  1 FAN7530的电路特点

  1.1 内部电路

  如图l所示,FAN7530N DIP8封装,也有SMD封装(FAN7530M),内部含有自启动定时器、正交倍增器、零电流检测器、图腾柱驱动输出、过压力过流欠压保护等电路。

  

 

  1.2 FAN7530 PFC控制芯片的性能特点

  该芯片的最大特点是采用电压控制临界工作模式,其它性能特点如下:

  160μs的内置启动定时电路;

  低的THD及高的功率因数;

  过压、欠压、过流保护;

  零电流检测器;

  CRM控制模式;

  工作温度低一40℃~+125℃;

  低启动电流(40μA)及低工作电流(1.5mA)。

  FAN7530是一个引脚简单、高性能的有源功率因数校正芯片。对辅助电源范围不要求,输出图腾驱动电路限制了功率MOSFET短路的危险,极大地提高了系统的可靠性。

  2.1 功率因数校正原理

  如图2所示,控制芯片采用FAN7530,功率MOSFET S1的通、断受控于FAN7530的零点流检测器,当零电流检测器中的电流降为零时,即升压二极管D1中的电流为零时,S1导通,此时的电感L开始储能,电流控制波形如图3所示,这种零电流控制模式有以下优点:

  由于储能电感中的电流为零时,S1才能导通,这样就大大减少了MOSFET的开关应力和损耗,同时对升压二极管的恢复时间没有严格的要求,另一方面免除了由于二极管恢复时间过长引起的开关损耗,增加了开关管的可靠性。

  

 

  

 

  由于开关管的驱动脉冲时间无死区,所以输入电流是连续的,并呈正弦波,这样大大提高了系统的功率因数。

  2.2 应用设计举例

  技术要求:

  输入电网电压范围 AC 90~265V;

  输出直流电压DC 400V;

  输出功率 150W。

  2.2.1 PFC电感的设计

  

 

  电感的电气原理图如图4所示。

  

  

 

  2.2.3 升压二极管的选择

  

 

  2.2.4 整流桥的选择

  

 

  如图5所示FAN7530N在APFC前置变换器中的应用电路。

  

  PFC中的自举二极管速度越快越好;

  注意MOSFET的源极与地线的连接,减少谐振的发生;

  PFC升压后高压电容的容量要够,尽量采用标准值;

  整流桥后的金属化薄膜电容调整可以改变谐振;

  FAN7530的脚1和脚3之间加R/C,适当调整参数可以减少轻载不稳定;

  FAN7530的脚1和脚2之间的电容值影响启动时间;

  该芯片在使用中发现,有很多优点,也有缺点。

  4 结语

  该设计经多次反复试验,PFC升压电感参数调整,及其它外围参数设计试验确定,功率MOSFET等器件的计算,已成功设计出150W升压前置变换器,并应用于适配器中。

 

关键字:FAN7530  有源  功率因数  校正器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0129/article_13955.html
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