一种新颖的电流连续模式功率因数校正电路的研究

    摘要：介绍了一种固定关断时间控制的功率因数校正电路，它的主要特点是通过外部简单电路来控制开关管的关断时间，从而实现了固定关断时间，这样可以提高输出功率等级。实验表明：这种控制方法实现了固定关断时间控制。

    关键词：固定关断时间；功率因数校正；电流连续模式

引言

目前以Boost为主电路的PFC电路的控制方法有两种，即固定频率PWM（CCM）和临界导通PWM（DCM）。对于相同的输出功率等级来说，DCMPFC电路中的峰值电流要比CCMPFC电路中的峰值电流大。一般说来，对于小功率PFC电路，采用DCM的控制方法；对于大功率PFC电路，则采用CCM的控制方法；对于中间功率，则希望电路根据输入电压和负载工作在CCM或DCM，这样就可以提高电路的效率。

本文介绍了一种固定关断时间，开通时间可以调整的功率因数校正电路，它的控制方法被称为固定关断时间控制(Fixed?off?time?control)。本文以L6562芯片为核心，增加少量的无源器件，实现了关断时间固定的目的，并以这种固定关断时间的控制方法制作了一台350W的PFC电路原理样机，进行了理论分析，给出了实验波形。

1 工作原理

固定关断时间控制的电路图如图1所示。如果一种控制芯片的工作频率可以自动调整，另外，它的某个管脚有一个高的钳位电压（Vclamp）和一个低的触发电压（Vtrigger），再利用芯片的PWM信号就可以实现固定关断时间控制。我们把具有这样特性的管脚定义为管脚A，输出PWM信号的管脚定义为管脚B。下面介绍这种固定关断时间控制方法的工作原理。

当管脚B输出高电平时，二级管D就正向导通，通过R1快速给电容C2充电，因为管脚A有一个钳位电压，所以电容C2就会被钳在管脚A的钳位电压；当管脚B输出低电平时，二级管D就反向阻断，此时电容C2就通过R2放电，一直到电容C2上的电压等于管脚A的触发电压时，管脚B就会由低电平变为高电平，电容C2将重新被充电至管脚A的钳位电压。根据上面的分析，开关管的关断时间就由电容C2和电阻R2来确定，因此，只要电容C2和电阻R2的大小确定，那么电容C2的放电时间也就确定，也就是开关管的关断时间就确定了，这样就可以控制关断时间。

2 参数设计

这种新颖的功率因数校正电路如图2所示。其主要参数如下：

输入电压AC90～265V；

频率47～63Hz；

    输出电压400V；

输出最大功率350W；

最大开关工作频率fmax=100kHz。

2.1 确定所需要的关断时间tof

2.2 确定R2及C2

选取一个大概几百pF的电容C2，然后就可以确定电阻R2

2.3 确定R1电阻R1必须满足式（3）。

    式中：VB为门极驱动电压；

VBmax为最大的门极驱动电压；

Vclamp为管脚A的钳位电压；

VF为二级管正向导通时的压降；

IA为芯片的钳位电流。

2.4 C1的选取

为了使芯片能够承受相应的过应力，电容C1必须满足式（4）。

根据上面的公式，可以确定所需的参数：

R1=2.2kΩ；C1=220pF；R2=3.9kΩ；C2=560pF

3 实验结果

本文以L6562为核心设计了一种固定关断时间的新颖PFC电路，它的主要特点就是固定了MOSFET的关断时间。在这种控制方法下，当输入电压过零点附近时电路以DCM模式工作，在输入电压峰值附近时电路以CCM模式工作。实验证明实现了固定关断时间控制。图3和图4分别给出了在电压过零和峰值附近时的PWM驱动信号波形；图5和图6分别给出了输出满载时，在输入电压为115V和230V时的电感电流波形；图7和图8分别给出了输出满载时，在输入电压为115V和230V时的输入电流波形。实验结果表明，在整个输入电压范围之内，实现了固定关断时间控制。

4 结语

以L6562为核心设计的固定关断时间的PFC电路，经过相应的参数设计，实现了关断时间的固定控制。对于中间功率PFC电路，采用这种固定关断时间控制方法，可以降低电路的损耗，提高电路的效率；另外这种控制方式简单，成本低。因此，这种新颖的控制方法实现了低成本，高效率。