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PFC离线开关电源电路应如何设计?

我们都知道BUCK电路要求输入总是大于输出,因此在HPFC中不使用它。

当输入电流为正弦半波时,当变化的电压值小于BUS电压时,它将停止工作。

即使这样,BUCK拓扑对于限制电流(总线具有开关管)还是非常有用的,并且可以用作BOOST的补充。

离线开关电源通常使用整流桥和输入滤波电容器吸收来自输入的能量,大电容器在AC输入的峰值附近充电,以为未稳压BUS提供能量,该BUS为逆变器提供能量。

电容器的容量必须足够大。

在整流的后半部分,当线路电压低于BUS电压时,它将仅为后续供电。

本文所述的高PFC放置在输入整流器和BUS电容器之间。

工作频率远高于线电压频率。

校正器吸收正弦半波输入电流。

相位与线路电压相同。

通过比较BUS DC电压和参考电压来控制电流。

基本工作原理:本文假设PFC工作频率为fs = 100khz,电网频率为60hz。

校正器吸收与正弦半波电压成比例变化的电流,以获得功率因数接近1的输入。

因此,电流和电压在整流桥的输入端同相。

当然,这只是纯电阻性负载。

具有该功能的校正电路称为“电阻竞争器”。

输入电流控制使用乘法器将表征整流后的输入线电压波形的正弦半波与控制电压相乘,从而获得VERR。

每个半波的VERR必须恒定。

因此,可以控制VERR以控制RMS输入电流以控制每个半波。

在半个周期内从电网吸收的能量。

VERR表示VDC与参考电压之间的偏差,该偏差被放大并转换为误差放大器的输出。

当VDC低时,VERR变大,输入功率增加,以弥补滤波电容器上的能量损耗。

功率转换:尽管校正器的输入电流波形是正弦波,但其输出电流ichg是正弦波平方的函数,并且可以通过考虑校正器的输入/输出功率来获得各种工作参数,而不必考虑校正器的输入/输出功率。

输入/输出电压。

假设高输入功率因数校正,其频率远大于电源频率,并且校正器上存储和消耗的能量可以忽略不计(电感器存储的能量通常大于每个开关周期中传递的能量,但是功率频率的一半该周期可以忽略)。

因此,输入和输出功率相等。

BOOST电路:最常用的HPFC电路,输出必须始终大于输入瞬态值。

输入电流不需要关闭。

由于电感非常小,因此可以减少线路污染和EMI。

另外,线路的峰值被电感吸收,从而提高了系统的可靠性。

在连续电流模式下,输入电感使电流控制模式很好地应用于控制输入电流的正弦波(电流控制实际上控制电感器电流)。

晶体的位置使其易于驱动,因为S和E极指向控制电路和电容器的公共端子。

晶体的最大电压是电容器电压。

其最大的缺点是它不能限制电流,因为它在输入和输出之间没有串联开关。

它不能控制过载和启动过流,只能通过后续的逆变器部分提供保护。

同样,当输入电压高于输出电压时,它也不起作用。

每当电源设备打开并且线路电压长时间混乱时,就会发生这种情况。

软启动无效,因为在这种情况下BOOST电路不工作。

晶体始终处于关闭状态,但是输入电流将上升,并且其峰值将大于额定电流值的几倍,从而导致电感器饱和,除非添加了限流电路。

当D大于0.5(VIN VDC / 2)时,必须添加斜率补偿以防止系统不稳定。

由于电感器电流随输入电压而变化,因此很难控制斜率补偿,可以通过减小D2的带宽来避免此问题。

电流内部环路,以便直接控制电感器电流的平均值,而不是拦截峰值电流,因为开关频率远大于电网频率