功率因數(shù)校正原理及相關(guān)IC

3．2PFC控制電路

為圖5的虛線(xiàn)框中部分，主要包含一個(gè)乘法器MPX，電流誤差放大器EI及PWM比較器。三者協(xié)調(diào)工作，將系統(tǒng)的輸入電流校正為正弦波，實(shí)現(xiàn)諧波的抑制。原理如下:

（1）乘法器MPX包含2個(gè)輸入，一個(gè)是通過(guò)電阻Ra檢測(cè)輸入電壓，作為基準(zhǔn)的正弦波信號(hào)。只要做到使輸入電流波形與此一致，即可達(dá)到目的。乘法器的另一個(gè)輸入是電壓誤差放大器EV的輸出端，作為輸出穩(wěn)壓的控制信號(hào)，見(jiàn)下述（3）。乘法器為電流輸入型，不易受噪音干擾；

圖4扼流圈輸入型電路

圖5有源功率因數(shù)校正電路原理圖（原圖，未做格式處理）

圖6電感線(xiàn)圈L的電流波形示意圖

圖7功率因數(shù)改善后的輸入電流波形,2A/DIV

（2）乘法器的輸出電流信號(hào)為基準(zhǔn)正弦波電流與電壓誤差放大器EV輸出的積，它通過(guò)電阻Rb，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)電壓。該信號(hào)電壓與由電阻Rc檢測(cè)到的主電路電流的信號(hào)電壓之差輸入到電流誤差放大器EI，而EI與PWM比較器，驅(qū)動(dòng)器DRIVER，主電路及Ra形成一個(gè)閉環(huán)控制。使兩者的差無(wú)限接近于零。也就是說(shuō)電阻Rb上的信號(hào)電壓與電阻Rc上的信號(hào)電壓相同，以達(dá)到電源的輸入電流波形無(wú)限接近于基準(zhǔn)正弦波的目的。

為了更容易理解，可放大示波器X軸量程，觀察輸入電流IL的波形，如圖6所示，通過(guò)PWM控制，改變開(kāi)關(guān)的占空比，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電流的校正；

（3）一個(gè)PFC里面有2個(gè)閉環(huán)控制回路，其一就是上述的（1）、（2），我們稱(chēng)之為電流控制環(huán)。它實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。其二是由電壓誤差放大器EV，乘法器MPX，EI，PWM比較器，DRIVER，主電路及Ra構(gòu)成的電壓控制環(huán)，它使輸出電壓穩(wěn)定在380Vd.c.。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)有:開(kāi)關(guān)頻率f=95kHz；

功率因數(shù)PF=99.2％；

效率η=95.4％。

EMC:符合VCCI?A,FCC?A,VDE?A,DOC?A,及EN55022。

實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正后的電源，其輸入電流的波形，見(jiàn)圖7。功率因數(shù)達(dá)到99.2％，THD只有0.127。與圖2比較，電流波形已得到明顯的校正。

3．3設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

扼流線(xiàn)圈的選取會(huì)影響到輸出紋波電流的大小，及其它電路設(shè)計(jì)參數(shù)。應(yīng)保證它有足夠大的飽和電流，而其值L為：L=·Vmin2/（2··Pout·f）(8)

式中：Vmin為最小輸入電壓的峰值； Vout為輸出電壓； ΔIL為扼流線(xiàn)圈上的紋波電流峰峰值； IPmax為輸入電流的峰值； Pout為輸出功率； f為電源開(kāi)關(guān)頻率。

用來(lái)檢測(cè)電流的主電路上的Rc應(yīng)當(dāng)選用額定功率大的電阻，且阻值應(yīng)盡量小，一般在幾十mΩ級(jí)。

IC的2腳，4腳間及12腳，13腳間接入RC相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，合適的選值可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，并可減小輸出電壓紋波。

4結(jié)語(yǔ)

作為限制諧波電流的對(duì)策而導(dǎo)入的功率因數(shù)校正，對(duì)其小型化，高效率，低價(jià)格，噪音小的要求將會(huì)越來(lái)越苛刻，特別是對(duì)其低噪音化在國(guó)外已經(jīng)成為一個(gè)重要的課題，利用諧振技術(shù)的PFC控制IC也已經(jīng)得到了開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，如UNITRODE公司的UC3852等。改善和創(chuàng)新永無(wú)止境。