【导读】众所周知,PFC指的就是功率校正因数,实际上,PFC是有效功率与总耗电量的比值。PFC比值的大小反映电力的有效利用程度。本篇文章主要阐述了通过临界导电的方式来调节PFC段性能的方法。
实际上,正确的方式是让线路电流趋近于正弦波形,尽量使得线路电压和相位相同。为此,通常在桥电路与大电容之间插入所谓的PFC预稳压器。这个中间段设计输出恒定的直流电压,同时从输入线路吸收正弦电流。PFC段通常采用升压配置,要求输出电压比线路可能最高的电压电平都要高。这就是为什么欧洲或是通用主电源输入条件下,输出稳压电平普遍设定在约390V的原因。
本篇文章将为大家介绍一种能够对PFC段性能进行提高的方法。日常生活中大家所接触的电源都不属于高功率的范围,而是属于较低功率的应用。临界导电模式(CrM)(也称作边界、边界线甚至是瞬态导电模式)通常是首选的控制技术。这种控制技术简单,市场上有采用这种技术的不同的商用控制器,容易设计。然而,高输入电压时,如果输入和输出电压之间的差距小,PFC段会变得不稳定。本文将说明解决这种问题的方法。PFC段一个更加常见的问题是通常发生在启动时的大电流过冲,而不论采用的是何种控制技术。
临界导电模式的工作
作为最常用的一种对PFC段进行控制的方法。临界导电模式使用了可变的频率控制原理来描述特征,即电感电流先上升至所需线路电流的2倍,然后下降至零,接着再上升至正电流,期间没有死区时间(dead-time),如图1所示。这种控制方法需要电路精确地检测电感的磁芯复位。
图1:临界导电模式
当MOSFET导通时,VAUX=-NVIN;
当MOSFET开路时,VAUX=N(VOUT-VIN);
其中,N是辅助绕组与主绕组之间的匝数比。
图2:应用段典型示意图
图3:波形
[page]
例如,NCP1607数据表中可以发现下述的ZCD阈值规范(引脚5是监测ZCD信号的电路)。Vpin5上升:最低值为2.1V,典型值为2.3V,最大值为2.5V;Vpin5下降:最低值为1.5V,典型值为1.6V,最大值为1.8V。
要恰当地检测零电流,VAUX信号必须高于较高的阈值。
图4及图5显示出在高线路时会面对的一个问题。VAUX电压在退磁相位期间较小,而这时Vin较高,因为VAUX与输出输入电压差成正比VAUX=N(VOUT-VIN)。
图4:不精确零电流检测导致的不稳定性
图4显示出现不稳定性问题时高输入线路(正弦波顶端,此处Vin约为380V)下的VAUX电压。我们可以看到MOSFET关闭时,VAUX电压轻微跃升至高于ZCD阈值。由于其大纹波的缘故,在退磁相位期间,VAUX电压首先增加,然后下降。由于在某些开关周期的末段VAUX接近ZCD阈值,这VAUX电压下降导致零电压比较器在电感磁芯完全复位前就翻转(trip)。
图5:连续导电模式工作
总结
相信经过本文的介绍,大家在设计过程中遇到PFC过冲过高的现象时,能够学以致用,通过临界导电的方式调节PFC段性能。
相关阅读:
PFC轻负载效率要提高,交流跳转周有妙招
结合实例分析电路设计中PFC的优缺点
解析:交流跳周模式如何提高PFC轻负载的效率?