抑制單級(jí)PFC中儲(chǔ)能電容電壓的拓?fù)溲芯?/h1>
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時(shí)間：2012-03-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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用變壓器繞組N1實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋來(lái)抑制電容電壓VC。當(dāng)Q開(kāi)通時(shí)，VC加在變壓器的初級(jí)繞組Np，因此繞組N1上的電壓同VC成正比。只有當(dāng)輸入整流后的電壓大于N1上的電壓時(shí)，電感LB上才有電流；Q關(guān)斷時(shí)，LB上的能量經(jīng)過(guò)D1釋放到CB。負(fù)載變化引起VC變化，加在LB上的電壓立刻變化，從而改變了輸入電流和輸入功率，有效的抑制了VC的增長(zhǎng)。加入N1除了能降低VC外，還能在Q開(kāi)通時(shí)，由N1直接傳遞部分能量到負(fù)載，降低了開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力，提高了變換器的效率。但N1的加入降低了功率因數(shù)，增加了電流諧波含量。在圖1的AB之間再增加一個(gè)繞組N2[3][8]，如圖2所示。
圖2 用雙繞組抑制電容電壓的單級(jí)PFC變換器
加繞組N2之后，在Q關(guān)斷時(shí)，加在電感LB上的反向電壓為VC和N2上的電壓之和減去輸入電壓，加大了電感LB在關(guān)斷時(shí)的電流下降率，減小了輸入功率，從而進(jìn)一步降低了VC，同時(shí)也提高了功率因數(shù)。N2的選取應(yīng)該滿足N1+N2Np?？梢?jiàn)，增大N1可以降低電容電壓，提高效率。但同時(shí)降低了功率因數(shù)，增加了電流諧波含量。
如果要求更低限度的減小開(kāi)關(guān)器件的電壓、電流應(yīng)力，那么在圖1和圖2中的二極管D2和繞組N1之間加入電感Lr，使輸入電流工作在CCM下。Lr可以利用變壓器漏感，也可以另外加一個(gè)電感[3]。
3.2 單級(jí)反激并聯(lián)功率因數(shù)校正（PPFC）變換器
單級(jí)反激PPFC變換器[6]，如圖3所示。
圖3 單級(jí)反激PPFC變換器
TX1、Q、D3、Cf、RL構(gòu)成電路的主支路，TX2、D2組成電路的輔助支路。儲(chǔ)能電容CB通過(guò)D1充電到輸入電壓的峰值電壓作為輔助支路的輸入電壓。由于兩個(gè)并聯(lián)反激支路同時(shí)工作，使用二極管D2、D3來(lái)防止這兩個(gè)支路之間產(chǎn)生循環(huán)電流。該變換器由輸入電壓Vin和儲(chǔ)能電容C2同時(shí)給負(fù)載提供能量。盡管輸入電壓Vin給負(fù)載提供大部分能量。但是，當(dāng)輸入電壓很小時(shí)，負(fù)載的能量主要由儲(chǔ)能電容CB提供。兩個(gè)變壓器可以在DCM或CCM下工作。對(duì)于小功率應(yīng)用，為了提高效率，兩個(gè)變壓器都工作在DCM下。主支路與輔助支路之間的功率分布決定輸入電流的諧波含量，而變壓器TX1、TX2的電感值決定功率分布。所以，通過(guò)正確的設(shè)計(jì)變壓器TX1、TX2的電感值可以使輸入電流的諧波含量滿足IEC1000-3-2標(biāo)準(zhǔn)。該變換器僅用一個(gè)有源開(kāi)關(guān)和一個(gè)控制環(huán)就可快速的調(diào)節(jié)輸出電壓。
它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、儲(chǔ)能電容電壓被箝位，電壓值的大小等于輸入電壓的峰值，對(duì)功率開(kāi)關(guān)管沒(méi)有產(chǎn)生附加的電壓應(yīng)力。另外，在Q開(kāi)通時(shí)，由TX1直接傳遞大部分能量到負(fù)載，降低了開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力，提高了變換器的效率。它的主要缺點(diǎn)是元件數(shù)目多，成本較高。
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加繞組N2之后，在Q關(guān)斷時(shí)，加在電感LB上的反向電壓為VC和N2上的電壓之和減去輸入電壓，加大了電感LB在關(guān)斷時(shí)的電流下降率，減小了輸入功率，從而進(jìn)一步降低了VC，同時(shí)也提高了功率因數(shù)。N2的選取應(yīng)該滿足N1+N2Np?？梢?jiàn)，增大N1可以降低電容電壓，提高效率。但同時(shí)降低了功率因數(shù)，增加了電流諧波含量。
如果要求更低限度的減小開(kāi)關(guān)器件的電壓、電流應(yīng)力，那么在圖1和圖2中的二極管D2和繞組N1之間加入電感Lr，使輸入電流工作在CCM下。Lr可以利用變壓器漏感，也可以另外加一個(gè)電感[3]。
3.2 單級(jí)反激并聯(lián)功率因數(shù)校正（PPFC）變換器
單級(jí)反激PPFC變換器[6]，如圖3所示。
TX1、Q、D3、Cf、RL構(gòu)成電路的主支路，TX2、D2組成電路的輔助支路。儲(chǔ)能電容CB通過(guò)D1充電到輸入電壓的峰值電壓作為輔助支路的輸入電壓。由于兩個(gè)并聯(lián)反激支路同時(shí)工作，使用二極管D2、D3來(lái)防止這兩個(gè)支路之間產(chǎn)生循環(huán)電流。該變換器由輸入電壓Vin和儲(chǔ)能電容C2同時(shí)給負(fù)載提供能量。盡管輸入電壓Vin給負(fù)載提供大部分能量。但是，當(dāng)輸入電壓很小時(shí)，負(fù)載的能量主要由儲(chǔ)能電容CB提供。兩個(gè)變壓器可以在DCM或CCM下工作。對(duì)于小功率應(yīng)用，為了提高效率，兩個(gè)變壓器都工作在DCM下。主支路與輔助支路之間的功率分布決定輸入電流的諧波含量，而變壓器TX1、TX2的電感值決定功率分布。所以，通過(guò)正確的設(shè)計(jì)變壓器TX1、TX2的電感值可以使輸入電流的諧波含量滿足IEC1000-3-2標(biāo)準(zhǔn)。該變換器僅用一個(gè)有源開(kāi)關(guān)和一個(gè)控制環(huán)就可快速的調(diào)節(jié)輸出電壓。
它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、儲(chǔ)能電容電壓被箝位，電壓值的大小等于輸入電壓的峰值，對(duì)功率開(kāi)關(guān)管沒(méi)有產(chǎn)生附加的電壓應(yīng)力。另外，在Q開(kāi)通時(shí)，由TX1直接傳遞大部分能量到負(fù)載，降低了開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力，提高了變換器的效率。它的主要缺點(diǎn)是元件數(shù)目多，成本較高。
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