开关电源功率因数补偿及谐波限制方法.pdfVIP

中国工控信息网 7613.com 开关电源功率因数补偿及谐波限制方法 在75w 以上的开关电源中一般采用APFC的方法，功率因数较高，谐波限制也比较理想， 但对于75W 以下的小功率开关电源由于成本和体积的限制，如果采用APFC的方法，则需要 增加成本和增加体积，对于小功率开关电源来讲是不适宜的，如果能根据用户的实际需求， 在有限的成本和体积空间范围内，对电路加一定的辅助元件，实现功率因数及谐波限制的 有限补偿，减少电网损耗和污染。 根据实验结果，本文介绍借助于辅助电感串入变压 中间抽头，通过主开关管对输入 电流进行调制，拓宽电流导角实现功率因数补偿和谐波电流限制。 2 电路结构及原理 在AC-DC转换电路中，如果不加PFC辅助环节，由于储能平滑电容的存在，使输入电流产 生尖峰。如图1所示。电流的导通角很小，造成功率因数低,谐波高。在AC-DC电路中加入PFC 辅助环节，可使输入电流波形得到改善，拓宽了导通角（实际测量 从41.2ordm;增加到 108.4ordm;），如图2所示。 图1 不带辅助调节的整流波形 图2 带辅助调节的整流波形 PFC 辅助环节由 组成，如图3 所示。在电路中电感L 通过 接入变压 T 的中间 抽头，这样使通过滤波 的输入电压 与中间抽头电压 进行比较，在 ＞ 的条件下， 当Q 导通时,电感L 进行储能，当Q 截止时，电感L 通过 放出能量对电容C 充电，由于 的比较基准不是电容电压 ，而是 ，这样就降低了比较的基准，使输入电流导通提前，截 止滞后，拓宽了导 ，又由于Q 的开关频率远高于工频，所以经Q 对输入电流进行调制，对 电容的充电在整流的每周期内不在是一次完成，而是多次充电，减少了一次充电所造成的 能量集中，使输入电流峰值降低。电流的调制波形如图4 所示。 中国工控信息网 收录 中国工控信息网 7613.com 图3 电路的基本结构 3 参数方程的建立 根据电容的充放电过程，把图4 放大成图5，可以看到电流与开关管Q 导通关 的时序 波形。这里限于篇幅仅讨论电感L 中电流在连续和断续临界状态，并且是在最大值情况的 参数方程，这对于元件的选择能够起到参考的作用。 （一） 电容C 上的充电电压值 根据变压 T 磁通平衡原理： （1）； （2）；则： （3） Vc电容电压; Vd变压 中间抽头电压。. 根据电感 中电流的变化量相等原则： （4） （5） （6）； （7） 则电容上的电压： （8） 电容上的最大电压值： （9） D主开关占空比；T开关周期；ton开关导通时间； toff开关 截止时间。 中国工控信息网 收录 中国工控信息网 7613.com 图4 电流的调制波形 图5 电路中主要参数的工作波形 （二） 关键元件参数方程的建立 1) 电感L 二极管D1 和D2 的电流和反压 由 （4）式得电感L 二极管D1 和D2 的电流方程：