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现代电源技术 第四章 高频开关电源（续） 4.5 功率因数校正 传统的桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此网侧的功率因数不高，仅有0.6左右，并对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。 功率因数PF (Power Factor ) 主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。 PF是电气设备的一项重要技术指标 1，功率因数的定义 功率因数PF（Power Factor）是指交流输入有功功率P与视在功率S的比值。 影响PF的两个因数： Cosj ：相移j 与用电设备无功功率有关 g ：与谐波电流有关 一般整流滤波电路存在问题 2，提高功率因数的主要方法 电力有源滤波器APF(Active Power Filtter) 有源功率因数校正APFC（Power Factor Correction） 在整流器和负载间接入PFC转换器(DC/DC)，利用控制电路强迫输入电流跟踪输入电压波形，即使输入电流正弦化（THD低），并与输入电压同步j） APFC 3，有源功率因数校正电路的分类 按DC/DC电路结构分： 降压式 升/降压式 反激式 升压式 常用 APFC分类 按输入电流的控制原理分： 平均电流型 工作频率固定，输入电流连续 滞环电流型 电流被控制在滞后带内，工作频率可变， 峰值电流型 工作频率可变，电流不连续 电压控制型 工作频率固定，电流不连续 4，有源功率因数校正电路工作原理 电压控制，电流断续型(DCM) Boost PFC DCM特点: 控制电路简单； 不需检测电流 恒开关频率； 但开关管和电感的峰值电流大； 适用于小功率、对功率因数要求不高的场合 有源功率因数校正电路工作原理 电流控制，电流连续型DCM 采用滞环电流控制技术的APFC 采用恒频峰值电流控制技术的APFC 电流波形 采用变频峰值电流控制技术的APFC 采用平均电流控制技术的APFC 工作原理 在Boost PFC电路中，Q管导通，L贮能，通过电感的电流IL增加，而Q管截止时，二极管D导通，电容C充电，流过电感电流IL减小。这样使电感电路中电流IL可跟踪基准信号波形。即IL的平均值I与整流后的电压波形接近同相。 5，PFC集成控制电路 APFC技术已趋成熟，有多种APFC集成控制电路芯片 UC3854 内部电路包括： UC3854应用 L6561 内部电路：电压放大器VA、乘法器M、电流过零检测、MOS驱动、过压保护、欠压保护 L6561典型应用 4.6 高频开关电源控制/驱动电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定。 另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 驱动电路： 将控制信号转换成驱动信号，保证开关器件正常导通/关断 MOSFET和IGBT驱动电路 常用的驱动方法 1，集成电路直接驱动 IR2103 2，加入功率放大级驱动 3，变压器耦合驱动 4，光耦合驱动 PWM控制器 PWM控制器 TL494的内部结构 锯齿波生成和PWM频率 误差放大器 — 调节器 死区时间控制 4.7 高频开关电源的电磁兼容性 所谓电磁兼容EMC（Electromagnetic Compatibility）是指各种设备在共同的电磁环境中能正常工作的共存状态。 EMC EMC 电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术 一、电磁干扰EMI（ Electromagnetic Interference） 电磁干扰源 电磁干扰按噪声干扰源种类分 二、开关电源的电磁干扰及对策 对策 开关电源的内部电路一般采用滤波、屏蔽、接地、合理布局，选择电磁兼容性能更好的元件和电路 在安装开关电源时，注意输入线路和输出线路的隔离、输出线绞合或平行配线、机架地线与信号地线分开 配置必要的输入浪涌抑制等等。 对策 1，抑制高频开关变压器噪声 2，合理进行电路板PCB的设计 3，电路的隔离 4，屏蔽 5，接地 地线应注意： 公用地线截面积应尽量大些，以减小地线的内阻， 应把电流最大的电路放在距电源的接地点最近的地方 当频率较高时，应采取大面积的地线 6，滤波 升压输出有源功率因数校正电路原理图 升压输出有源功率因数校正电路 RCD尖峰吸收电路 主电路及驱动 控制电路 TL494的内部结构 脉冲宽度调节 Dead Time Control 脉宽调节 EXB840内部结构 限制脉宽的波形图 IR2103内部结构 SG3525 半桥驱动 IR2103逻辑 G D S C R 840 + VD 1 VD 2 L N2 N 2 U o N1 i u Ui 返回 16 15