单级功率因数校正电路的发展

合集下载

单相电源功率因数校正驱动电路的分析与改进

功率因数校正技术(PF C)是功率电子学所研究的重要技术之一,它是开关电源节约能源的重要手段[1].通常所采用的拓扑结构是升压电路模式,它可以达到较好地提高功率因数的目的[2].但是这种电路在可靠性方面有一个突出的问题,即在电源电压升高时,会使电网中流动的电流大大增加,烧毁设备[3].电力设备的可靠性是一项非常重要的指标.电力设备的故障会造成极大的经济损失,因此对可靠性的研究具有重大的现实意义.1L6561工作原理L6561是目前较为流行的小功率(600W 以下)有源功率因数校正电路的控制芯片,它有八个引脚,具体功能为[4]:1脚:INV,误差放大器反相输入,2脚:COMP,误差放大器输出,3脚:MULT ,乘法器输入,4脚:CS ,电流采样输入,5脚:ZCD ,零电流检测,6脚:GND,地,7脚:VO,输出端,驱动MOS 管,8脚:VCC,电源端.L6561的启动电流为50uA,当8脚(VCC)电压超过12V 时,电路开始工作,当8脚电压低于9.5V 时,电路将会关闭.L6561内部参考电压精度为1%,7脚的驱动能力为士400nzA.乘法器(3脚)输入电压的线性范围是0至3.5V.电流采样端(4脚)的采样信号幅度为.至1.7V ,当电压超过1.7V 时,L6561会判定电路过电流,关闭输出脉冲.误差放大器的同相输入端在内部连接到2.5V 的参考电压,因此当反相端(1脚)的电压大于2.5V 时,2脚的电压会降低,使允许流过采样电阻的电流减小,PFC 的输出电压降低,从而使1脚电压下降.因此这是一个闭环的负反馈控制.零电流检测(ZCD )引脚的闽值电压为2.1V/1.6V 滞回电压为0.5V.即当ZCD C 引脚信号上升沿经过2.1V 时,零电流检测比较器输出低电平;当ZCD 引脚信号下降沿经过1.6V 时,零电流检测比较器输出高电平.2功率MOS 管的驱动信号中断是产生问题的根源一般来说,正常的电路,高频开关是连续的,然而某些电路有可能由于各种原因而停振,并在间隔了一段时间后又重新振荡工作,即产生间歇振荡当间歇振荡的频率接近M 滤波器的截止频率时,M 滤波电路非但起不到抑制噪声的作用,反会产生振荡,对噪声起到了放大的作用因此,间歇振荡的频率是很关键的一个参数.P FC 控制芯片L6561内部的重启动定时器的定时范围为70us 到400us,典型值为150us,所对应的间歇振荡频率为14.3kHz 到2.SkHz ,典型值为6.6kHz .由此可知,一旦L6561的重启动定时器连续地工作,EMI 滤波器就会有可能发生振荡.对于一般的!型电路,电感量约为1mH,电容为220nF.在正常的频率为100kHz 的功率因数校正电路中,若升压电感的峰值电流为1A,用Pspice 对其进行仿真,仿真电路如图1所示.3驱动信号延迟的分析与对策在保护电路中,D 触发器的时钟信号是从PFC 控制芯片的输出驱动脉冲取得,这是因为电感两端电压极性的变化和控制芯片输出驱动脉冲是同步的.但是,如果不对D 触发器的时钟脉冲的时序进行控制,很有可能会产生在D 触发器数据端的信号还没有稳定时就已经被触发的问题.下面结合图2分别讨论控制芯片输出脉冲的上升沿和下降沿两种情况.在输出脉冲的上升沿到来时,功率M OS 管Q1被开通,漏极电压下降,电感两端电压为电源电压,电感电流线性上升,PFC 控制芯片不进行电感电流的过零检测,因此保护电路此时也不必进行绕组的电压检测.D 触发器CD4013的时钟是上升沿触发,所以此刻对应的应该是时钟脉冲的下降沿,以忽略这个时候的绕组电压检测.在中间插入一个反相器D 即可实现这种上升沿和下降沿的转换在5V 供电电源和5V 输入信号电平的情况下,D 的低电平到高电平转换的延迟为5,因此由此引入的延迟可以忽略不计图1滤波网络的Pspic e 仿真电路,无间歇振荡单相电源功率因数校正驱动电路的分析与改进黄海山(漳州城市职业学院,福建漳州363000)摘要:在分析功率因数校正技术原理的基础上,结合某公司的控制芯片L6561,剖析了其造成事故的原因,提出了针对驱动电路信号中断的一种解决方法,取得了较好的结果.关键词:有源功率因数校正;保护电路;过压振荡中图分类号:TM1文献标识码:A文章编号:1673-260X (2008)04B-0035-02Vol.24No.4Aug.2008第24卷第4期2008年8月赤峰学院学报(自然科学版)Journa l of Chife ng Univer sity (N a tural Sc ie nce Edition)35.E l E l .C 4049.11C 40490ns .图2改进的APFC电路方案,虚线框中为改进部分的电路在输出脉冲的下降沿到来时,功率MOS管Q1被关断,漏极电压上升,电感两端电压下降,极性翻转,电感电流通过升压二极管续流,PF C控制芯片进行电感电流的过零检测.在电压比较器LM393A将信号送到触发器数据端并稳定后,应该使D触发器触发.由十寄生电容的作用,功率MOS管关断后漏极电压不会立即升高到稳态值,而是升压电感和寄生电容产生谐振,电压上升速率受寄生电容容量大小的影响.这个寄生电容主要是功率MOS管内部的电容,有时也包括并联在MOS管漏、源两端的吸收电容.另外,控制芯片输出脉冲的下降沿到来时,功率MOS管是不会被瞬间关断的,这主要是由存在于功率MOS管内部的栅极和漏极的米勒电容造成的.为了估算这个延迟的具体时间,下面对功率MOS管的内部构造和关断过程进行分析.对照功率MOS管的内部构造,可以对这三个电容作进一步的分析.在栅极周围的寄生电容有:栅极对源极金属的电容C4,栅极对源极N+扩散区的电容C3,栅极对P区的电容C6和CS,其中CS的电容量是变化的,它受漏极电压和沟道长度的影响,但即使漏极电压从零升高到击穿电压,它的变化也是非常小的,所以在实际应用中可以认为它基本不变.另外一个重要的栅极电容是栅极对漏极的电容,它由两部分组成,一个是固定电容C1,另一个是电容量随漏极电压变化而变化的电容C2.当漏极电压变化时,N-扩散区与栅极C1附近相邻的部分的面积会发生变化,所以C2是随着漏极电压的变化而变化的.由下面的计算公式可以得到结论:当V D S!B时,随着漏极电压的升高,电容Cgd的电容量将下降,并符合关系式C gd∞(1-k V ds!).由此可见,当MOS管的输入电容Ciss是随着漏、源电压的增加而减小的.在关断一个功率MOS管时,一开始功率MOS管的输入电容容量较大,由于在栅极驱动电路中有栅极电阻,所以栅极电压的下降速度与栅极电阻的阻值成反比例关系[5].在栅极电压下降到闽值电压时,功率M OS管开始要关断,漏极电压开始要上升,由于漏极电压的上升,使得栅、漏电容Cg d被充电,充电回路是从漏极经过Cgd到栅极电阻,再从控制芯片的驱动口到地.若功率因数校正电路的输出电压为400V,则功率MOS管的漏极电压是从0V上升到400V,计算其上升时间的公式为:dt=C gt400(1)因此漏极电压的上升时间由流过的电流大小决定这个电流也就是流经栅极电阻R.的电流.而栅极电压近似保持在闽值电压附近,所以流过栅极的电流是近似不变的,其值为:i G=V thR G.若芯片的关断电压为0.3V,功率M OS管的闽值电压Vth为3.5V,栅极电阻为10",则流过栅极的电流为:iG=V thRG=3.510=350mA,若Cgd为500PF,则根据式一可得到漏极电压上升时间为:dt=C gt400i c=500×10-12400350×10-3 =571ns.可见,对漏、源电容C gd的充电电流是恒定的,其大小由栅极电阻的阻值决定.虽然短路栅极电阻可以增大驱动电流,但为了避免在栅极产生电压振铃,一般还是要加上一个几欧姆的栅极电阻.通过以上分析得出一个结论:从驱动脉冲的下降沿到来,到功率MOS管被彻底关断,其中间必然有一段不可忽略的时间,这是保护电路设计中必须要考虑的时序问题.所以,在图2中,加上了由R8和C4组成的RC延时网络,并经过反相器CD4049反相后,将PFC控制芯片的驱动脉冲送入D触发器CD4013的时钟端.由于这个RC网络的作用是将驱动脉冲的下降沿进行延迟,所以在R8上并联了一个二极管D6,使这个RC网络对驱动脉冲的上升沿不作延迟.同时,D6也有另外一个作用.因为驱动脉冲的脉宽和频率是变化的,所以如果脉冲的宽度太窄,即高电平时间太短,则C4还来不及被充电到稳定的高电平,就开始被放电,将会缩短对驱动脉冲下降沿的延迟时间.这是因为反相器CD4049输入端判断低电平的闽值电压不变,若电容C4充电不足,则其两端电压下降到闽值电压的时间就会较短;而如果电容C4每次都被充电到稳定的高电平,则每次下降到闽值电压的时间就能保持不变.4结论早期的功率因数校正技术非常简单,只是一个补偿相位的网络,但现在已被先进的有源功率因数校正技术所代替.实用的三相电源的有源功率因数校正技术是目前国际电力电子界的研究热点,是尚未解决的一道难题.本文研究了单相电源有源功率因数校正技术应用中的可靠性问题.首先介绍某公司的L6561,然后对现有技术的缺陷作了分析,对功率M OS管的驱动信号中断问题,设计了驱动等电路,取得了较好的结果.———————————————————参考文献:〔1〕张占松,蔡宣二.开关电源的原理与设计(修订版).北京:电子工业出版社,2004.〔2〕严百平,刘健,程红丽.不连续导电模式高功率因数开关电源.北京:科学出版社,2000.〔3〕邢岩,蔡宣二.高频功率开关变换技术.北京:机械工业出版社,2005.〔4〕原田耕介,耿文学译.开关电源手册(第2版).北京:机械工业出版社,2004.〔5〕Erickson,R obert S eca uc us,NJ,US A:Kluwer W“Fun-da mentals of Powe r Elec tronics,Sec ond Edition”Aca-,36i cC gd.demic Publishers2000:79-81.。

单相功率因数校正电路

【知识 | 写作答案】单相功率因数校正电路导语：单相功率因数校正电路是一种用来提高电力系统功率因数的装置。

本文将从什么是功率因数、为什么需要校正功率因数以及单相功率因数校正电路的原理和应用等方面展开，带您全面了解单相功率因数校正电路。

一、什么是功率因数？功率因数是指电路中有功功率与视在功率的比值，用cos(φ)表示，其中φ为电路中的相位角。

功率因数是一个描述电路所消耗或所提供的有效功率与总功率之间比值的重要参数。

当功率因数为1时，电路所消耗的有功功率与所提供的总功率完全一致，电路运行高效。

而当功率因数小于1时，电网损耗加大，效率降低，造成能源浪费。

二、为什么需要校正功率因数？校正功率因数的重要性在于提高电力系统的效率和可靠性。

电力系统中功率因数低不仅会导致能源浪费，还会引起电网电流过大、线路和设备过载、线损加大等问题。

功率因数低还会导致电动机效率下降，影响电气设备的寿命。

对于电力系统来说，校正功率因数是一项必不可少的工作。

三、单相功率因数校正电路的原理单相功率因数校正电路采用了电子电路技术，通过合理的电路设计和控制方法来调整电路的功率因数。

其基本原理是通过添加合适的电路，实现对电流和电压的相位调整，从而使得电路的功率因数接近于1。

单相功率因数校正电路的核心部件是功率因数校正电容器，它根据电路的工作情况来调整电流和电压的相位关系。

通过合理选择和调整校正电容器的参数，可以精确校正功率因数，提高电路的能耗效率。

四、单相功率因数校正电路的应用单相功率因数校正电路广泛应用于家庭电器、办公场所、商业设施、工厂厂房等各类电力系统。

在这些场合中，电器设备常常工作在不同负载条件下，功率因数波动较大。

通过使用单相功率因数校正电路，可以有效地提高电力系统的功率因数，减少能源浪费，提高设备的效率和寿命。

结语：单相功率因数校正电路是一种提高电力系统效率和可靠性的重要装置。

本文从功率因数的概念入手，解释了为什么需要校正功率因数，并介绍了单相功率因数校正电路的原理和应用。

单相功率因数校正电路的设计与研究论文

单相功率因数校正电路的设计与研究论文摘要:单相功率因数校正电路是一种用于提高电力系统功率因数的电路装置。

本文以单相电力系统的功率因数校正为目标，对单相功率因数校正电路进行了设计与研究。

文章首先分析了单相功率因数校正的原理与意义，然后根据需求设计了一套单相功率因数校正电路，并进行了详细的实验与测试。

结果显示，该单相功率因数校正电路能够有效提高系统的功率因数，达到预期的效果。

关键词:单相电力系统、功率因数校正、电路设计、研究1.引言单相电力系统中，功率因数是衡量电力系统能量利用效率的一个重要指标。

功率因数是指有功功率与视在功率之间的比值。

当系统的功率因数低于1时，电网会出现无效功率，造成能量的浪费。

因此，单相功率因数校正电路的设计与研究具有重要的实际意义。

2.单相功率因数校正的原理与意义单相功率因数校正的原理是通过改变负载电路的电流波形，使其与电源电压波形保持一致，从而提高功率因数。

通过增加并联电容或改变电路的相角，可以对功率因数进行调节。

功率因数校正的意义在于提高电力系统的能源利用率，降低电网的无效功率损耗。

3.单相功率因数校正电路的设计根据单相功率因数校正的原理与需求，设计了一套单相功率因数校正电路。

该电路由交流电源、并联电容、三角形三角波发生器、比较器等组成。

交流电源提供电压供电，通过并联电容和三角波发生器的输出进行比较，得到比较器的输出信号，最后控制负载电流波形，实现功率因数校正。

4.实验与测试为验证单相功率因数校正电路的性能，进行了详细的实验与测试。

首先搭建了实验平台，连接电源、负载，同时进行电流、电压和功率因数的测量。

然后通过比较实验数据，分析功率因数校正前后的差异。

实验结果显示，通过单相功率因数校正电路的设计，系统的功率因数得到了明显的提高。

5.结论本文针对单相电力系统的功率因数校正问题，进行了电路设计与研究。

通过实验测试，验证了单相功率因数校正电路的有效性。

该电路能够提高电力系统的功率因数，达到节能减排的目的。

单相功率因数校正电路的设计与研究论文

单相功率因数校正电路的设计与研究论文摘要目前，能源的高效利用已成为世界各国的共同关注点，而单相功率因数校正电路正是其中一种提高能源利用效率的重要技术。

本论文以单相功率因数校正为研究对象，设计了一种电路用于校正功率因数，并进行了详细的研究。

实验结果表明，该电路能够有效地提高单相电路的功率因数，达到高效能源利用的目的。

本文内容分为引言、单相功率因数校正电路设计、实验结果与分析等部分，共计约1200字。

1.引言在电气系统中，功率因数是评估电路能量利用效率的关键指标之一、低功率因数会导致电路中存在较大的无功功率、功率损耗增加、电流波形不纯等问题，不仅会造成能源的浪费，还可能对电气设备产生不良影响。

因此，提高单相电路的功率因数成为重要的技术难题。

2.单相功率因数校正电路设计2.1功率因数校正原理单相功率因数校正电路的设计基于功率因数校正原理。

功率因数校正原理是将电容器接在负载电路中，通过电容器的无功功率消耗来抵消电路中的无功功率。

因此，可以通过调节电容器的电容值和电容器与电路的连接方式来实现功率因数的校正。

2.2单相功率因数校正电路的设计思路首先，选择合适的电容器非常重要。

电容器的电容值决定了它能够提供的无功功率容量，因此需要根据负载电路的特点来选择合适的电容器。

其次，电容器的连接方式也需要考虑。

常见的电容器连接方式有谐振方式和并联方式，需要根据电路的特点来选择适合的连接方式。

最后，设计适当的控制电路来对电容器进行控制。

根据负载电流的大小和相位角的变化，调整控制电路对电容器的充放电过程，以实现功率因数校正的效果。

3.实验结果与分析在实验中，我们选择了合适的电容器，并采用了并联连接方式。

通过设计适当的控制电路，实现了对电容器的控制。

实验结果表明，所设计的单相功率因数校正电路能够有效地提高单相电路的功率因数。

同时，我们对校正前后的功率因数进行了比较分析。

校正后，功率因数明显提高，无功功率损耗明显减少，电流波形纯净，能源利用效率显著提高。

单相有源功率因数校正电路的设计与实现

单相有源功率因数校正电路的设计与实现引言在电力系统中，功率因数是衡量电路有用功率和视在功率之间关系的一个重要参数。

功率因数不高会导致电网负荷增加、能源浪费等问题。

为了解决这些问题，我们需要设计和实现一个单相有源功率因数校正电路。

本文将详细介绍单相有源功率因数校正电路的设计原理、实现方法以及相关注意事项。

设计原理单相有源功率因数校正电路主要通过引入合适的补偿电流来改善系统的功率因数。

其基本原理是利用控制器对负载端的电流进行采样，并通过控制信号驱动逆变器输出合适的补偿电流。

具体来说，该校正电路包含以下几个主要组成部分：1.采集模块：用于采集负载端的电流信号。

2.控制模块：通过对采集到的信号进行处理，生成控制信号。

3.逆变器模块：将控制信号转换为逆变器输出的补偿电流。

4.滤波模块：对逆变器输出进行滤波处理，以确保补偿电流的稳定性。

5.反馈模块：将逆变器输出的补偿电流反馈到负载端，实现功率因数校正闭环控制。

设计步骤步骤一：采集模块设计采集模块主要用于采集负载端的电流信号。

常用的采集方法有两种：传感器式采集和非传感器式采集。

1.传感器式采集：通过电流互感器或霍尔传感器等，将负载端的交流电流转化为低频信号。

然后通过滤波和放大电路，将信号处理成微弱但具有较高精度的直流电压信号。

2.非传感器式采集：利用测量负载端两个相邻导线之间的压差来计算负载端的电流值。

这种方法不需要直接接触负载线路，可以减少对系统的干扰。

步骤二：控制模块设计控制模块主要对采集到的负载端电流信号进行处理，并生成相应的控制信号。

主要包括以下几个步骤：1.信号放大与滤波：对采集到的低频信号进行放大和滤波处理，以提高信号质量和减小干扰。

2.采样与比较：将处理后的信号与参考信号进行比较，得到误差信号。

3.控制算法：利用控制算法（如PID控制）对误差信号进行处理，生成控制信号。

步骤三：逆变器模块设计逆变器模块主要将控制模块生成的控制信号转换为逆变器输出的补偿电流。

单相有源功率因数校正电路的设计与实现

单相有源功率因数校正电路的设计与实现一、引言二、单相有源功率因数校正电路的基本原理1. 有源功率因数校正的意义2. 单相有源功率因数校正电路的基本结构3. 单相有源功率因数校正电路的工作原理三、单相有源功率因数校正电路的设计与实现1. 电路参数的选择a. 功率因数调整范围的确定b. 过零检测器参数的选择c. 控制电路参数的选择d. 滤波器参数的选择2. 单相有源功率因数校正电路设计步骤a. 过零检测器设计b. 控制电路设计c. 滤波器设计3. 单相有源功率因数校正电路实现方法及注意事项a. 实现方法i) 负载侧串联法ii) 发生器侧串联法iii) 直接并联法b. 注意事项四、单相有源功率因数校正电路应用实例分析1. 实验平台搭建2. 实验过程及结果分析五、总结一、引言：随着工业化进程不断加快，电力负荷不断增加，电网中的功率因数问题越来越突出。

功率因数是指电路中有用功与视在功之比，它反映了电路的有功和无功的比例关系。

当负载中存在大量的感性元件时，会导致电路中存在一定的无功分量，这会使得电网中的无功负荷增加，降低了电网的供电能力和效率。

因此，在实际应用中需要对单相有源功率因数校正电路进行设计和实现。

二、单相有源功率因数校正电路的基本原理：1. 有源功率因数校正的意义：有源功率因数校正是指通过加入适当的无功补偿来改善系统或负载端的功率因数，达到提高系统效率、减少能耗、延长设备寿命等目标。

2. 单相有源功率因数校正电路的基本结构：单相有源功率因数校正电路主要由过零检测器、控制器、滤波器和逆变器等组成。

3. 单相有源功率因数校正电路的工作原理：单相有源功率因数校正电路通过检测交流信号波形上升沿或下降沿的时刻，控制逆变器输出电压的相位和幅值，使得负载侧电流与电压之间的相位差角度接近于零，从而达到功率因数校正的目的。

三、单相有源功率因数校正电路的设计与实现：1. 电路参数的选择：a. 功率因数调整范围的确定：根据实际应用需求来确定功率因数调整范围。

CCM单相boost功率因数校正系统的分析与研究

CCM单相boost功率因数校正系统的分析与研究摘要本文设计了一种高功率因数、低电磁干扰的单级CCM-BOOST功率因数校正电路。

首先对有源功率因数校正电路进行了详细的分析。

基于对有源功率因数校正电路的双级式和单级式结构的特点比较，本文采用了单级式的电路结构。

选择Boost电路为有源功率因数校正电路的主电路，给出了Boost电路的组成并分析了它的工作过程。

在此基础上本文采用连续导电工作模式(CCM)和平均电流控制策略，并应用DSP作为有源功率因数校正电路的控制芯片。

对TMS320LF2407A芯片的工作原理及各引脚功能作了介绍，对相应的控制部分的控制输入、乘法器、电压环和电流环部分进行了详细的分析。

最后，在上述对有源功率因数校正电路做了优化基础上，在输入电压为市电220V/50Hz条件下，对有源功率因数校正电路进行优化，输出400V直流电，并应用MATLAB软件进行了仿真计算。

关键词：功率因数校正PFC技术；MATLAB仿真；Boost电路AbstractA single stage CCM-BOOST power factor correction circuit with high power factor and low electromagnetic interference is designed in this paper. First of all, the active power factor correction circuit is analyzed in detail. Based on the comparison of the two stage and single stage structures of the active power factor correction (APFC) circuit, a single stage circuit is adopted in this paper. The Boost circuit is selected as the main circuit of the active power factor correction circuit, and the composition of the Boost circuit is given and its working process is analyzed. On this basis, the continuous conduction mode (CCM) and the average current control strategy are adopted in this paper, and DSP is used as the control chip of active power factor correction circuit. The working principle of TMS320LF2407A chip and the functions of each pin are introduced. The control input, multiplier, voltage loop and current loop part of the control part are analyzed in detail. Finally, based on the above optimization of active power factor correction circuit, the active power factor correction circuit is optimized under the condition of input voltage of 220V/50 Hz, and 400V DC power is output, and the simulation is carried out by using MATLAB software.Key words: power factor correction (PFC) PFC technology; MATLAB simulation; Boost circuit目录摘要 (I)Abstract (II)1、前言 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2研究价值 (1)1.3国内外研究现状 (1)1.4研究方法 (3)2、基于DSP的PFC数字系统采样硬件设计 (4)2.1数字控制平台选取及外围电路设计 (4)2.1.1 DSP控制器的选用 (4)2.1.2 时钟模块硬件电路 (6)2.1.3 复位电路 (7)2.1.4DSP控制器晶振电路 (8)2.2数字控制器的主电路设计 (8)2.2.1有源功率因数校正电路的原理 (8)2.2.2采样算法和采样频率的选择 (9)2.2.3 PWM信号的产生 (11)2.2.4 PFC升压转换器的结构 (14)2.3 Boost型功率因数校正器的设计与实现 (14)2.3.1前馈电压环节(Fcn(qk))的设计 (14)2.3.2电压反馈环节(Fcn(bk))的设计 (15)2.3.3电流环（Fcn(I)）的设计 (16)3、单相有源功率因数校正电路仿真 (17)3.1 建立仿真模型 (17)3.2 仿真结果分析 (18)3.3 对系统进行分析 (23)总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)1、前言1.1研究背景及意义随着功率半导体开关器件技术有了一定的进步，促使了电力电子变流装置技术的飞速发展，同时也出现了基础以脉宽调制(PWM)控制的各种变流装置：比如高频开关电源、变流器、逆变电源以及各类特种变频器等等，电力电子装置在整个国民经济各个领域中得到了广泛的应用。

单相有源功率因数校正电路拓扑技术研究进展

时实现对输入电流的正弦化和对输出电压的调节。由于控制电路主要是用来调节输出电压，因此输入电流正弦化的程度就差些，两极式需多个元器件，本但成高，率低，其在中小功率场合应用时，不经济。效尤很
Ｔ１５９９）４４ —３。这些标准的出台，整流器面临着前所使未有的挑战，同时也推动了功率因数校正电路技术的发展。根据电路的输入电压的不同，率因数校正电路功主要分单相和三相两大类。单相功率因数校正电路目
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｅｅｏｍｅｔｏＣｅｈｏｏｙｈｓｂｅｕｈｄｂｈｅｅｓｆａｉｕｔｉｔｓａｄｒｓｏａｍｏｉｓｅｄｖｌｐｎｆＰＦｔｃｎｌｇａｅｎｐｓｅｙｔｅｒｌａｅｏｒｓｓｒｃｔｎａｄｎｈｒｎｃｖｏｗａｅｖ．ＴｈｒｉｌｎｌｓｓｔｅｇｎｒｌｓｔａｉｎｏｏｏｏｙｔｃｎｌｇｏｉｇｅｐａｅＰＦｅａｔｃｅａａｙｅｈｅｅａｉｕｔｏｆｔｐｌｇｅｈｏｏｙｆｒｓｎｌ－ｈｓＣ，ｄｓｕｓｓｔｅｄｖｌｐｎｆｉｃｓｅｈｅｅｏｍｅｔｏｔｐｌｇｅｈｏｏｙｆｒｓｎｌ－ｈｓＣｒｍｈｒｃｅｉｔｓｅｔａｄｇｖｓｏｔｔｅｔｅｄｏｅｅｏｍｅｔｏｏｌｇｏｏｏｙｔｃｎｌｇｏｉｇｅｐａｅＰＦｆｏｃａａｔｒｓｉａｐｃｎｉｅｕｈｒｎｆｄｖｌｐｎｆｔｐｏｙｃｏｔｃｎｌｇｏｉｇｅｐａｅＰｎｆｔｒ．ｅｈｏｏｙｆｒｓｎｌｈｓＦＣｉｕｕｅ－Ｋｅｒｓｉｇｅｐａｅｓｎｌｔｇ；ｏｒｆｃｏｏｒｃｉｎＰＦｙｗｏｄ：ｓｎｌ－ｈｓ；ｉｇｅｓａｅｐｗｅａｔｒｃｒｅｔｏ（Ｃ）

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

图１单级ＰＣ电路结构图Ｆ
ＰＣＦ级
ＡＣＩＤＣ
离式ＰＣ变换器电路Ｆ
电路拓扑如图５所示，，Ｓ为主开关，为有源钳岛位辅助开关，电路可看为Ｂｏｔｏｓ单元与反激单元的串联组合。两个单元共用一个主开关Ｓｏ代表开关，，ＣＳ和Ｓ的总寄生电容；ｋ，：Ｌ代表变压器的漏感，：Ｃ和Ｌ形成串联谐振电路，ｋ实现Ｓ的软开关；。Ｓ构，Ｃ和ｚ
图３ｏｓ型ＰＣ电路与单开关反激变换是由ＢｏｔＦ器组合而成的最基本的单级隔离式ＰＣ变换器拓补。Ｆ
与普通的Ｄ／Ｃ变换器相比，ＣＤ有电压应力大，损耗较多的缺点。因此，人们研制出应用各种软开关技术，减
ＶＶ下丁ｋ｝ＤＬｒ，ｃ｛Ｌ一ＴＤ牛牛ｃａｓ．ＲＺＤＶ０ＬＣ，
单级功率因数校正电路的发展
摘要：传统的开关电源均存在功率因数低的问题，改善开关电源的功率因数始终是学术界的热点。文章阐述了单级功率因数校正电路的发展历史，了两级ＰＣ与单级ＰＣ电路的结构，比较ＦＦ列举了几种常用的单级功率因数校正电路，并对单级隔离式ＰＣ变Ｆ换器的控制方案做了简单探讨。关键词：功率因数校正江庄〔变换；兀反激中图分类号：Ｐ１Ｔ２７文献标识码：Ａ
力较大，不是零电压下关断。
Ｃ，
一长卜
一｝ｉ一Ｉ生ｉｃＤＩ
黔．卫ＪｊＶ井Ｃ４Ｌ，ｊＤｏ＿ｋ＿Ｒ
ＶＤａ
图４带有再生钳位的ｂｏｔｏｓ反激型单级ＰＣ变换器Ｆ
（）有源２带钳位和关的Ｂｏ反激塾软开ｏｔｓ单级隔
以达到０９－１单级ＰＣ变换技术将朝电路简单．９。Ｆ
化，集成化发展，必将得到进一步地深人研究，并在小功率开关电源领域得到广泛的应用。１１单级隔离式ＰＣ变换器的结构．Ｆ单级隔离式ＦＰＣ变换器的结构如图１所示，而传统的两级变换的隔离式ＰＣ电路的结构如图２Ｆ所示。
作，造成元件过热，烧毁等。国外在２世纪９年代开００始了改善开关电源功率因数的工作，主要是功率因数校正电路和诸多的控制Ｉ。功率因数校正电路（ＦＣＰＣ
Ｃｒｕｓ主要分为无源ＰＣ和有源ＰＣ两ＰＣｏｇＰＣ和单级ＦＦ（ｗＳａｅ）ＴｔＦＰＣＳｇＳｇＰＣ两种。两级ＰＣ主要由ＰＣＦ（ｉｌｔｅ）ｎｅａＦＦＦ
图５带有源钳位和软开关的Ｂｏｔｏｓ反激型单级ＰＣＦ
少开关损耗以及开关应力的各类新型单级ＰＣ变换Ｆ
器，其效率高且电路拓扑也十分简单。
（）３单级充电激励型ＰＣ变换器Ｆ一『一－ｉＭ一Ｉ几＿ｉ，Ｕｏ这种变换器没有用Ｂｏｔｏｓ或其他变换器作为ＰＣＦ困ＤＶＣＲ．０宁ｏＬ３甲单元，仅用两个电容来实现ＰＣＦ。充电激励式ＰＣ单Ｆ元由谐振电感Ｌ、，充电电容Ｃ和Ｃ、。，输出整流管ＶｘＤ和钳位二极管ＶｓＤ组成，如图６所示。简单工作原理如下：Ｓ开关闭合，Ｃ上的能量电容ｂ图３基本Ｂｏ单级隔离式ＰＣ变换器ｏｓｔＦ传递给变压器的初级绕组，Ｄ由于加反压而截止，Ｖｘ几、（）１带有再生钳位的Ｂｏｔｏｓ反激型单级隔离式Ｃ和Ｃ形成串联谐振，ａＳ从电源上吸收能量。这期间，开ＰＣ变换器Ｆ关不仅承受ＰＣ级的电流，Ｆ而且还承受Ｄ江Ｘ级的电Ｃ与最基本的单级隔离式ＰＣＦ变换器相比，只增加流。当Ｕ达到电容Ｃ上的电压Ｕ，Ｖｘｍｂｃ时Ｄ开始导了再生钳位电容Ｃ和二极管Ｖ两个元件来构成钳。玖通，Ｌ上储存的能量传递给瓜。开关断开，ｙＣ放Ｃ及Ｓ位电路，如图４所示，。Ｃ用来钳位开关上电压，Ｄ用Ｖｄ电，ａＣ全部放电时，Ｄ导通，ｙＣ储存的能量送给ＶｓＣ和ＳＶ「磁场能量传送给负载，磁化电来阻止Ｌ，ＣＬ和Ｃ在开关Ｓ关断时的谐振。磁化电感，Ｄ开始导通，ｋＬ，－。ｄ流降为零后，Ｄ截止，Ｖ‘ 反向电压Ｕ、ｃ加到ＶｘＶｆＤ上，Ｄ钳位电路虽然简单，但它可有效地减小开关应力（钳位
致命的弱点：功率因数低，一般为０４－０７，．５．５而且其
无功分量基本上为高次谐波，其中三次谐波幅度约为
基波幅度的９０，５０五次谐波约为基波幅度的７％，０七次谐波约为基波幅度的４０，５ｏ九次谐波约为基波幅度的２０。高次谐波会对系统自５０身以及同一系统的其
他电子设备产生恶劣的影响，如引起电子设备的误操
在Ｕ十Ｕ上）通过Ｃ与漏感Ｌ的谐振再生储存。ｎｏ，。ｋ在变压器漏感中的能量，免去了损耗能量的缓冲电路。变换器的功率因数可高于０９，．９而普通的单级ＰＣ变Ｆ换器在相同条件中仅为０９左右。ＴＤ比加缓冲电．８Ｈ路时降低９％左右。但这种变换器的开关在关断时应
Ａｓａ：ｈｌｏｅｆｔａｅｂｍｘｔｉａｓｅｅｔｎｉｎｌｃｉ－ｄｐｗｒｐｔＴｅｐｗｒｏｖｌｐｏｌｉｅｉｓｌｏｔｙｄｉａｓｉｈｇｏｅｅｓｐｌ，ｂｔｃｒｔｏｗａｒｒｅｓｎｃｕｓｍｖｒｒｔａｏｗｔｎｍｏｕｙｈｅｐｗｒｏｉｐｏｅｅｔｗｔｉ－ｏｅｅｓｐｌｉａａｓｔｈｔｏｏａｄｍａＴｅｅｅｐｕｄｔｏｅｆｔｍｒｖｍｎｏｓｉｈｇｄｐｗｒｐｓｙｂｈｏｐｔｃｅｉｈｐｐｒｏｎｓａｒｃｆｃｎｍｏｕｙｌｗｅｅｓｆａ．ａｘｈｅｄｖｌｅｔｏｙｓｇｓｇＰＣｃｍａｓｔｏｔｅｓｕｔｅｈｇｓｇＰＣｄｍｒｅｓ－ｅｅｍｎｈｔｏｉｌｔｅ，ｐｒｔｅ－ａＰＣｃｒｗｔｓｌｔｅａｅｕｅｔｅｏｉｒｆｅｓｎａＦｏｅｈｗｓｇＦｔｕｉｉｅｒｎａＦｎｎａｓｖｅｌｌｓｇＰＣｃｉｉｃｍｏｕｅＩｍｋｓｒｆｕｓｎｔｅｔｌｏｓｇｓｇｉｕｔＰＣｒｓｇｔｅｃｕｎｍｎ．ａｅａｅｄｃｓｏｏｈｃｎｏｐｎｉｌｔｅｌｅＦａｉｅｎａＦｉｔｏｒｓｔｂｉｉｉｎｏｒｌｆｅｎａｄｓａｎａｓ
元器件，节约成本，提高效率和简化控制等。与传统的两级电路比较，省略了一个ＭＯＦＴ但增加了一个ＳＥ二极管，另外其控制是一般的ＰＷＭ方式，故相当简单。为保证高输人功率因数，输人电感的电流应该采用ＤＭ方式。１９，ｉａｄｄ等人提出了一Ｃ９４年ＲｃｒＲｌｈｅ系列新型单级隔离式功率因数校正变换器，具有快速调节输出电压、只需一个或共同控制的两个开关、一个ＰＷＭ控制电路和自动整定线电流的优点。在Ｒｃ－ｉｈａｄｄ之后，ｎＲｌｅ许多研究者在此基础上研究出了各种更完善的单级隔离式ＰＣ变换器，Ｆ在降低储能电容电压、减少谐波失真和快速调节输出响应等方面有很大的改善。功率因数的高低、谐波电流的高低与电感Ｌｎｉ的大小以及拓扑结构等密切相关，这就是近几年来研究单级ＰＣ结构的真正出发点。Ｆ
成钳位电限关谐振电有源路，制开上的压。
这种电路可再生变压器漏感中的能量，减少电压应力，与前面提到的再生钳位电路类似，但它又增加了一个辅助开关，实现了零电压开关，而主开关和辅助开关用同一个控制／驱动电路。控制电路与没有有源钳位电路的控制电路相同，能够采用常用的ＰＷＭ控制芯片来设计。目前带有源钳位和软开关的单级隔离式ＰＣ变换器广泛应用于各种小功率场合。Ｆ
２８
通愧电冻？，术
２０年５２第２卷第３０６月５日３期
孙绮敏等：单级功率因数校正电路的发展
ＴｌｏＰｗｒｃｎｌｉｅｃｍｅＴｈｏｇｓｅｏｅｏｅ
Ｍａ２，０６Ｖｏ．Ｎ．ｙ２０，ｌ２ｏ３５３
近年来，出现了高功率因数校正集成控制电路芯片，Ｕ３５，３５，１８８功率因数可如Ｃ８４ＵＣ８８ＴＡ６８等，ＣＤ
缓电冲路曰ＤＤ欣ＣＣ／
图２两级Ｐ℃电路结构图Ｐ
比较图１和图２单级隔离式变换器通过控制开，关的通断，电路同时满足了输人侧高功率因数和输出侧电压的稳定与快速调节。ＰＣ单元与Ｄ／Ｃ变换ＦＣＤ单元的开关由同一个ＰＷＭ控制信号控制，而双级变
换器的控制电路相互独立。１２单级隔离式ＰＣ变换器的分类．Ｆ单级隔离式ＦＰＣ变换器大体上分为串联式和并联式两种。１２１串联式单级隔离式ＰＣ变换器．．Ｆ
ｃｏｎｖｅｔ．ｒｏｒ
ＫｙｒｓＰＣＤ／Ｃｎｅｔｂｃｗｒｅｗｄ：；Ｄｃｖｒ；ｏｄｏＦＣｏａｋ
０引言
开关电源有体积小、效率高、功率密度大等优点，在电源领域占主导地位。但传统的开关电源存在一个
置级Ｂｏｔｏｓ电路和后随Ｆｙａｋ反激）ｌｃ（ｂ变换器或者Ｆｒａ（ｏｗｒ正激）ｄ变换器的ＭＯＦＴ共用，ＳＥ提出所谓的单级ＰＣ变换器。Ｆ研究单级ＰＣ技术的目的是减少Ｆ