低諧波、高功率因數(shù)AC/DC開關(guān)電源變換器設(shè)計(jì)

MC34261的啟動(dòng)閥值電壓為10土0+8V，啟動(dòng)電流是0.3mA，工作電流典型值是7.1mA，峰值驅(qū)動(dòng)輸出電流為0.5A，動(dòng)耗不大于0.8W。除欠壓鎖定之外，MC34261的保護(hù)功能還包括輸出箝位、峰值電流限制等。MC34261屬于可變頻率不連續(xù)電流型功率因數(shù)控制Ic。與固定頻率不連續(xù)電流型控制Ic比較，MC34261可提供更高的APFC能力和更低的liD。MC34261的引腳排列和引腳功能與SILICINGENERAl公司的SG3561A和三星公司的KA7524相同，性能等效于西門子公司的TDA4817，但引腳排列不同。APFC型AC/DC電源變換器電路結(jié)構(gòu)和工作波形。

以升壓型有源功率因數(shù)校正IC電路MC34261為基礎(chǔ)的(開關(guān))電源變換器的設(shè)計(jì)思想是把MC34261作為APFC前置調(diào)節(jié)器，置于二極管整流電路中，監(jiān)控入端電流，使電流波形跟蹤電壓波形的變化，調(diào)整入端電壓、電流的相位，達(dá)到抑制電流諧波、提高電源變換器4-1由MC34261控制的AC/OC(開關(guān))電源變換器電路。

其基本工作過(guò)程是，工頻市電經(jīng)LC射頻驅(qū)動(dòng)Q再次導(dǎo)通，Q可等效為由Ic控制的開(RF)濾波和橋式整流后，得到正弦半波直流脈關(guān)K，由MC34261控制的APFC開關(guān)電源的沖電壓。通過(guò)的電流首先向cs充電，當(dāng)cs開關(guān)特性如圖4-2所示。上的電壓達(dá)到的約10V時(shí)，控制器Ic被啟動(dòng)并開始工作。正弦半波直流電壓經(jīng)R、R組成的分壓器分壓通過(guò)腳3輸入到Ic的一象限乘法器。在濾波大電容c上的直流輸出電壓V被電阻分壓器中R。取樣，經(jīng)腳l輸入到Ic中的誤差放大器的反相輸入端，與2.5V的基準(zhǔn)電壓比較并放大，輸出一個(gè)直流誤差電壓也送到乘法器，乘法器的主要作用就是保證AC輸入電流Im跟蹤輸入電壓v的變化。流經(jīng)開關(guān)功率管MOSFET(Q)的導(dǎo)通電流在R上轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)R，、C。組成的低通濾波器濾渡，通過(guò)腳4輸出到1c的PWM比較器，由升壓電感L的副繞組，將L中的電流信號(hào)取樣并經(jīng)腳5輸入到1c中的零電流檢測(cè)器，這樣1c中的邏輯電路的觸發(fā)，同時(shí)受到電流傳感比較器和零電流檢測(cè)器的輸出信號(hào)的控制，并保證Ic的腳7在同一時(shí)刻只有一個(gè)PWM脈沖輸上。當(dāng)L中電流由0增到最大值的過(guò)程中，Q導(dǎo)通，而二極管D中無(wú)電流通過(guò);當(dāng)I從最大值下降直到變?yōu)?之前，Q則截止，而D中有電流通過(guò);一旦降至零，Ic腳7就輸出PWM脈沖。

APFC型AC/DC電源變換器電路結(jié)構(gòu)和工作波形

由MC34261控制的APFC型(開關(guān))穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)如圖4一1所示。驅(qū)動(dòng)Q再次導(dǎo)通，Q可等效為由Ic控制的開關(guān)K，由MC34261控制的APFC開關(guān)電源的當(dāng)cs開關(guān)特性如圖42所示由于Ic的控制作用，L中峰值電流的包絡(luò)曲線緊緊跟蹤AC輸入電壓的變化，在APFC電子電源變換器電路中，Ic腳7輸出驅(qū)動(dòng)電壓n電感電流“AC輸入電壓和輸入電流Ii，v等渡形如圖4-3所示。

由于AC輸入電壓V和DC輸出電壓vw都受到Ic的監(jiān)控，1c通過(guò)輸出PWM驅(qū)動(dòng)脈沖控制MOSFET的開關(guān)時(shí)間，故在APFC電路的輸出端可產(chǎn)生高度穩(wěn)定的直流電壓。當(dāng).一旦升高時(shí)，Ic腳7就輸出寬一些的驅(qū)動(dòng)脈沖，使MOSFET導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，從而使降至設(shè)定的穩(wěn)壓值值得說(shuō)明的是，這種開關(guān)穩(wěn)壓電源要求DC輸出電壓必須高于峰值A(chǔ)C輸=入電壓，因此對(duì)MOSFET的耐壓要求較高，在設(shè)計(jì)時(shí)，須引起注意。

采用升壓型APFC技術(shù)設(shè)計(jì)的AC/DC(開關(guān))電源變換器具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)高功率因數(shù)、低諧波含量的工業(yè)負(fù)載具有積極意義。本文的目的是使每一個(gè)電子系統(tǒng)工程師意識(shí)到對(duì)他們所設(shè)計(jì)的每一個(gè)工業(yè)負(fù)載或設(shè)備，應(yīng)把降低諧波、提高功率因數(shù)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)之一。與其把電力系統(tǒng)污染后，再被動(dòng)地進(jìn)行治理和補(bǔ)償，不如我們主動(dòng)地把工業(yè)負(fù)載或設(shè)備的電子電源和電子裝置設(shè)計(jì)成低諧波、高功率因數(shù)的非污染源，自覺(jué)維護(hù)電力系統(tǒng)的電氣環(huán)境，提高我國(guó)工業(yè)設(shè)備的用電質(zhì)量。