電壓型臨界工作模式APFC控制芯片F(xiàn)AN7530
提高開關(guān)電源的功率因數(shù),不僅可以節(jié)能,還可以減少電網(wǎng)的諧波污染,提高了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。為此,研究出多種提高功率因數(shù)的方法,其中,有源功率因數(shù)校正技術(shù)(簡稱APFC)就是其中的一種有效方法,它是通過在電網(wǎng)和電源之間串聯(lián)加入功率因數(shù)校正裝置,目前最常用的為單相升壓前置升壓變換器原理,它由專用芯片實(shí)現(xiàn)的,且具有高效率、電路簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),本文介紹的低成本電壓型臨界工作模式APFC控制芯片FAN7530即可實(shí)現(xiàn)該功能。
1 FAN7530的電路特點(diǎn)
1.1 內(nèi)部電路
如圖l所示,FAN7530N DIP8封裝,也有SMD封裝(FAN7530M),內(nèi)部含有自啟動定時器、正交倍增器、零電流檢測器、圖騰柱驅(qū)動輸出、過壓力過流欠壓保護(hù)等電路。
1.2 FAN7530 PFC控制芯片的性能特點(diǎn)
該芯片的最大特點(diǎn)是采用電壓控制臨界工作模式,其它性能特點(diǎn)如下:
160μs的內(nèi)置啟動定時電路;
低的THD及高的功率因數(shù);
過壓、欠壓、過流保護(hù);
零電流檢測器;
CRM控制模式;
工作溫度低一40℃~+125℃;
低啟動電流(40μA)及低工作電流(1.5mA)。
FAN7530是一個引腳簡單、高性能的有源功率因數(shù)校正芯片。它是被優(yōu)化的、穩(wěn)定的、低功耗、高密度的電源芯片,且外圍元器件少,節(jié)省了PCB布線空間。內(nèi)置R/C濾波器,抗干擾能力強(qiáng),對抑制輕載漂移現(xiàn)象增加了特殊電路。對輔助電源范圍不要求,輸出圖騰驅(qū)動電路限制了功率MOSFET短路的危險(xiǎn),極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。
2 有源功率因數(shù)校正原理設(shè)計(jì)
2.1 功率因數(shù)校正原理
如圖2所示,控制芯片采用FAN7530,功率MOSFET S1的通、斷受控于FAN7530的零點(diǎn)流檢測器,當(dāng)零電流檢測器中的電流降為零時,即升壓二極管D1中的電流為零時,S1導(dǎo)通,此時的電感L開始儲能,電流控制波形如圖3所示,這種零電流控制模式有以下優(yōu)點(diǎn):
由于儲能電感中的電流為零時,S1才能導(dǎo)通,這樣就大大減少了MOSFET的開關(guān)應(yīng)力和損耗,同時對升壓二極管的恢復(fù)時間沒有嚴(yán)格的要求,另一方面免除了由于二極管恢復(fù)時間過長引起的開關(guān)損耗,增加了開關(guān)管的可靠性。
由于開關(guān)管的驅(qū)動脈沖時間無死區(qū),所以輸入電流是連續(xù)的,并呈正弦波,這樣大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)。
2.2 應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例
技術(shù)要求:
輸入電網(wǎng)電壓范圍 AC 90~265V;
輸出直流電壓DC 400V;
輸出功率 150W。
2.2.1 PFC電感的設(shè)計(jì)
電感的電氣原理圖如圖4所示。
2.2.2 升壓MOSFET的選擇
2.2.3 升壓二極管的選擇
2.2.4 整流橋的選擇
如圖5所示FAN7530N在APFC前置變換器中的應(yīng)用電路。
3 使用FAN7530的問題及解決方法
PFC中的自舉二極管速度越快越好;
注意MOSFET的源極與地線的連接,減少諧振的發(fā)生;
PFC升壓后高壓電容的容量要夠,盡量采用標(biāo)準(zhǔn)值;
整流橋后的金屬化薄膜電容調(diào)整可以改變諧振;
FAN7530的腳1和腳3之間加R/C,適當(dāng)調(diào)整參數(shù)可以減少輕載不穩(wěn)定;
FAN7530的腳1和腳2之間的電容值影響啟動時間;
該芯片在使用中發(fā)現(xiàn),有很多優(yōu)點(diǎn),也有缺點(diǎn)。
4 結(jié)語
該設(shè)計(jì)經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn),PFC升壓電感參數(shù)調(diào)整,及其它外圍參數(shù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)確定,功率MOSFET等器件的計(jì)算,已成功設(shè)計(jì)出150W升壓前置變換器,并應(yīng)用于適配器中。實(shí)踐證明該方案是可行的,有一定的應(yīng)用價值。
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