無源PFC和有源PFC | ||||||||||
為提高電源適配器線路功率因數(shù)、抑制電流波形失真,必須采用PFC措施。PFC分無源和有源兩種類型,目前流行的是有源PFC技術(shù)。 (1)電源適配器無源PFC電路 “填谷電路式”屬于一種新型無源功率因數(shù)校正電路,其特點(diǎn)是利用整流橋后面的填谷電路來大幅度增加電源適配器整流管的導(dǎo)通角,通過填平谷點(diǎn),使輸入電流從尖峰脈沖變?yōu)榻咏谡也ǖ牟ㄐ危瑢⒐β室驍?shù)提高到0.9左右,顯著降低總諧波失真。與傳統(tǒng)的電感式無源功率因數(shù)校正電路相比,其優(yōu)點(diǎn)是電路簡單,功率因數(shù)補(bǔ)償效果顯著,并且在輸入電路中不需要使用體積大重量沉的大電感器。 無源PFC電路不使用三極管等有源器件,而是由二極管、電阻、電容和電感等無源器件組成。無源PFC電路有很多類型,其中比較簡單的無源PFC電路由3只二極管和2只電容組成,如圖所示。 這種電源適配器無源PFC電路的工作原理是:當(dāng)50Hz的AC線路電壓按正弦規(guī)律由零向峰值Vm變化的1/4周期內(nèi)(即在0<t≤5ms期間),橋式整流器中二極管VD2和VD3導(dǎo)通(VD1和VD4截止),電流對電容C1并經(jīng)二極管VD6對C2充電。當(dāng)VAC瞬時值達(dá)到Vm,因C1=C2,故C1和C2上的電壓相同,均為1/2Vm。當(dāng)AC線路電壓從峰值開始下降時,電容C1通過負(fù)載和二極管VD5迅速放電,并且下降速率比AC電壓按正弦規(guī)律下降快得多,故直到AC電壓瞬時值達(dá)到1/2Vm之前,VD2和VD3一直導(dǎo)通。當(dāng)瞬時AC電壓幅值小于(1/2)Vm時,電容C2通過VD7和負(fù)載放電。當(dāng)AC輸入電壓瞬時值低于無源PFC電路的DC總線電壓時,VD2和VD3截止,AC電流不能通過整流二極管,于是IAC出現(xiàn)死區(qū)。在AC電壓的負(fù)半周開始后的一段時間內(nèi),VD1和VD4不會馬上導(dǎo)通。只有在AC瞬時電壓高于橋式整流輸出端的DC電壓時,VD1和VD4才能因正向偏置而導(dǎo)通。一旦VD1和VD4導(dǎo)通,C1和C2再次被充電,于是出現(xiàn)與正半周類似的情況,得到如圖所示的AC線路輸入電壓VAC和電流IAC波形。 圖加入無源PFC時的輸入電壓與電流波形 從圖中可以看出,采用無源PFC電路取代單只電容濾波,整流二極管導(dǎo)通角明顯增大(大于120 °),AC輸入電流波形會變得平滑一些。在選擇C1=C2=10μF/400V的情況下,線路功率因數(shù)可達(dá)0.92~0.94。但是,這種低成本的無源PFC電路的DC輸出電壓紋波較大,質(zhì)量較差,因此,一般用在一些低檔電源適配器產(chǎn)品中。 (2)電源適配器有源PFC電路 有源PFC電路框圖如圖所示。 從圖中可以看出,這是一個由儲能電感L、場效應(yīng)功率開關(guān)管VT、二極管VD2構(gòu)成的升壓式電源適配器DC/DC變換器。 主動式PFC則由電感電容及電子元器件組成,體積小、通過專用IC去調(diào)整電流的波形,對電流電壓間的相位差進(jìn)行補(bǔ)償。主動式PFC可以達(dá)到較高的功率因數(shù)──通??蛇_(dá)98%以上,但電源適配器成本也相對較高。此外,主動式PFC還可用作輔助電源,因此在使用主動式PFC電路中,往往不需要待機(jī)變壓器,而且主動式PFC輸出直流電壓的紋波很小,這種電源不必采用很大容量的濾波電容。 整流輸入電壓由R1、R2分壓后,電源適配器經(jīng)輸入電壓檢測電路后送到乘法器;場效應(yīng)開關(guān)管的源極電流經(jīng)輸入電流檢測后也加到乘法器;輸出電壓由R3、R4分壓后,送到輸出電壓檢測電路,經(jīng)與參考電壓比較和誤差放大后也送到乘法器。 在較大動態(tài)范圍內(nèi),模擬乘法器的傳輸特性呈線性。當(dāng)正弦波交流輸入電壓從零上升至峰值時,乘法器將3路輸入信號處理后,輸出相應(yīng)電平去控制PWM比較器的門限值,然后與鋸齒波比較,產(chǎn)生PWM調(diào)制信號,加到場效應(yīng)功率開關(guān)管VT的柵極,調(diào)整場效應(yīng)管漏、源極導(dǎo)通寬度和時間,使它同步跟蹤電網(wǎng)輸入電壓的變化,讓PFC電路的負(fù)載相對交流電網(wǎng)呈純電阻特性,使流過一次回路感性電流峰值包絡(luò)線緊跟正弦交流輸入電壓變化,獲得與電網(wǎng)輸入電壓同頻同相的正弦波電流。 在電源適配器實際PFC電路中,除場效應(yīng)管VT和幾個分壓電阻外,上述的大部分電路都集成在一塊集成電路上,這塊集成電源適配器電路稱為功率校正集成電路
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| 發(fā)布時間:2019.06.24 來源:電源適配器廠家 |
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