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解析PFC电路基本结构和工作原理

2019-01-31 11:42 来源:互联网 编辑:Janet

解析pfc电路基本结构和工作原理

图1为未加入PFC电路的整流电路的原理方框图,图2为工作波形。通过分析,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°,提高功率因数要设法使电流的波形在整个周期内追踪电压的波形。

解析PFC电路基本结构和工作原理

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一个基本稳定的DC电压,同时其输入电流能按照和市电一样的正弦规律变化。

解析PFC电路基本结构和工作原理

图3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,工作模式也不一样(CCM电流连续型、DCM不连续型、CRM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,能触类旁通,给独立分析电路打下基础。在这个电路中,PFC电感L在MOS开关管0导通时储存能量,在开关管截止时,电感L上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Dl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L上大都并联着一个二极管D2,该二极管D2具有保护作用。

解析PFC电路基本结构和工作原理

大家知道:PFC电路后面大的储能滤波电容C和PFC电感L是串联的,由于电感L上的电流不能突变,对大的滤波电容C的浪涌电流起了限制作用。

并联保护分流二极管D2.由于没有电感的限制作用,对滤波电容的冲击反而会更大,但它可以保护升压二圾管,特别是PFC开关管。D1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D2所采用的是普通的整流二极管,承受浪涌电流的能力很强,如1N5407的额定电流3A.浪涌电流可达200A。

该保护二极管D2表面上降低的是对PFC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L有可能会出现磁饱和的情况,此时PFC电路工作麻烦了,在磁饱和的情况下,流过PFC开关管的电流会失去限制,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:另一种比较简单的办法是在PFC线圈到升压二极管上并联一只二极管旁路。启动的瞬间,给大电容的充电提供另一个支路,防止大电流流过PFC线圈造成饱和,过流损坏开关管,

保护开关管,同时该保护二极管D2也分流了升压二极管D1上的电流,保护了升压二极管。另外,D2的加入使得对大电容充电过程加快.其上的电压及时建立,也能使PFC电路的电压反馈环路及时工作,减小开机时PFC开关管的导通时间.使PFC电路尽快正常工作。‘所以,综上所述,以上电路中二极管D2的作用是在开机瞬间或负载短路、PFC输出电压低于输入电压的非正常状况下给电容提供充电路径,防止PFC电感磁饱和对PFCMOS管造成的危险,同时也减轻了PFC电感和升压二极管的负担,起到保护作用。在开机正常工作以后,由于D2右面为B+PFC输出电压,电压比左面高,D2呈反偏截止状态,对电路的工作没有影响,D2可选用可承受较大浪涌电流的普通大电流的整流二极管。在有些电源中,PFC后面的电容容量不大,也有的没有接入保护二极管D2,但如果PFC后面是使用大容量的滤波电容,此二极管是不能减少的,对电路的安全性有着重要的意义。

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