6 kW開關(guān)電源PFC電路實(shí)現(xiàn)

作者：時間：2011-09-12 來源：網(wǎng)絡(luò)

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  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

引言

在各種單相PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，Boost電路具有結(jié)構(gòu)簡單、變換效率高、易于控制等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。高頻化方法可以有效地減小有源功率因數(shù)電路的體積、重量，從而提高電路的功率密度。但是，高頻化也帶來了諸多問題，其中最為引人關(guān)注的是開關(guān)損耗的急劇增大。有源功率因數(shù)校正電路的軟開關(guān)技術(shù)能夠有效地解決這一問題，本文將要介紹的電路就是這一類電路。

軟PWM 技術(shù)是指具有軟開關(guān)環(huán)境的PWM 技術(shù)。這種技術(shù)的特點(diǎn)是：在開關(guān)周期中，電路具有軟開關(guān)環(huán)境，而在非開關(guān)周期中，仍然保持原來硬開關(guān)PWM電路的各種優(yōu)點(diǎn)[1]。軟開關(guān)技術(shù)理論上可使開關(guān)損耗降為零；實(shí)際上，可使目前的各種電源模塊的變換效率由80豫提高到90豫以上，達(dá)到高頻率、高效率的功率變換。

此電路是在傳統(tǒng)PFC 電路的基礎(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，加入了有源緩沖電路結(jié)構(gòu)。緩沖電路的引入改善了電路的開關(guān)環(huán)境、增加了電路效率。對大部分自關(guān)斷器件組成的電路，由于開關(guān)頻率高，緩沖電路著重于改善開關(guān)器件的開關(guān)軌跡，控制EMI，減小電流、電壓應(yīng)力，從而降低開關(guān)損耗，為器件提供安全的開關(guān)環(huán)境，最大限度地利用器件特性，充分發(fā)揮器件的效能。

傳統(tǒng)的有源緩沖電路單元，大多是既復(fù)雜、高功耗又難于控制，且輸入電壓范圍較小、帶負(fù)載能力較弱。

本文所研究的電路具有結(jié)構(gòu)簡單，帶負(fù)載能力強(qiáng)，允許輸入電壓范圍寬，以及很方便地實(shí)現(xiàn)PWM控制等優(yōu)點(diǎn)。并且，通過實(shí)際的運(yùn)行與測試，效果理想。

1 工作原理

在實(shí)際6 kW的PFC 電路中，由于電流較大，主開關(guān)管由4只大功率IGBT 管并聯(lián)運(yùn)行，輔助開關(guān)管由兩只大功率IGBT管并聯(lián)運(yùn)行，主二極管也是多管并聯(lián)運(yùn)行。在圖1所示的原理圖中，由Lr，Cr2，Dr，D1，D2及T2共同組成了緩沖器單元。

為方便電路分析，在不改變電路運(yùn)行條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了以下假設(shè)：

1）輸入電壓為恒定值；

2）輸出電容C0充分大；

3）輸入電感L 充分大；

4）諧振電路為理想諧振；

5）主電感L 遠(yuǎn)大于諧振電感Lr；

6）各器件的寄生電容忽略不計；

7）除主二極管D 以外，其它二極管的反向恢復(fù)時間忽略不計。

工作過程分8 個階段，各階段等效電路如圖2所示，波形圖如圖3所示。

1）[t0，t1] 在t0時刻之前，主開關(guān)管T1與輔助開關(guān)管T2均處于截止?fàn)顟B(tài)，主二極管D 處于導(dǎo)通狀態(tài)。在t0時刻（iD=Ii ，vCr2=0），輔助開關(guān)管T2導(dǎo)通。此時，Dr和T2為零電流情況下導(dǎo)通(ZCT)，Lr 限制通過Dr和T2的電流上升率。此時段中，通過主二極管D的電流線性下降，同時，通過T2的電流線性上升。