零电压过渡有源功率因数校正电路的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com‘电工技术杂志》20OO年第5期源引具言0一IZ零电压过渡有有关源功率因数校正电路的设计损键耗词T0．O2、功墨壹趔—效苤率秦祖泽瑚b为正(湘潭机电高等专科学校411101)率固摘要介绍了零电压过渡高有数要功率因数校(PFc)的工作原理，并对电路参数的选择方法进行了讨论，在此基础上开，。零研～制了一台1．5kW实验装置。与硬开关PFC电源相比，该电关电一噪压一声过一≥国蠡髓锻l叶小渡．1等。hI广-1舭率椴Ll●I“．J硬开关升压型有源功率因数校正(PFC)整

2、流电路，虽然结构简单、容易实现，但开关强损耗大、l、一、，，^I吐Jl浪涌电压高。为了抑制开关浪涌电压，一般采用阻I．，ll．IlV容吸收电路。由于开关管工作在高频条件下，阻容l吸收电路将产生较大的功耗，因而降低了电源效．：’’“．I；：率。采用零电压过渡(zvr)软开关技术，不仅可～：以提高开关频率，降低开关损耗，而且还能抑制开l：iLI关浪涌电压。llI＼2工作原理㈨I升压型zvT—tTC主电路的原理如图1所示。除了在开通的过程中需要控制辅助开关管的通断图2ZVT—P整流电路工作波形外．z一PF℃电路的

3、工作原理同硬开关PFC电路1～t2阶段：、C谐振，，中的电流继的工作原理完全一样。电路由辅助开关管续增大，c向放电，直到其电压在t2时刻为VF2、谐振电感，、谐振电容c、二极管VDI、零。v等元件组成，它使主开关管VF】在零电压条件c，～t阶段：主开关vF1内部反并联二极管导下开通。工作波形如图2所示。通，将其漏源电压uDs钳位为零。b～t4阶段：在t3时刻，V关断，VF1零电压开通。L，中的能量通过vD2传给负载，VF2的漏源电压uDS．被钳位到输出电压u。。直到t4时刻，，中的电流下降为零，VD2关断。

4、h一阶段：v导通。“t6阶段：在如时刻，VF】关断，VD3导图1ZT3'一PF℃整流电路通。因c的存在，降低了Ds的上升速度，减少t0t1阶段：在to以前，VF1和V均关断，了vn的关断损耗。vD3导通。在to时刻，VF2开通，L中的电流i主电路中二极管VD2的作用是阻止辅助开关线性增长，直到1时刻，i=i(i￡为电感电流)，管的寄生电容与之间发生谐振。此时，VD3软关断。根据上面的分析，主开关管vF1和快恢复二极维普资讯http://www.cqvip.com脉振磁场永磁低速同步电动机的稳态运行分析《电工

5、技术杂志》2000年第5期管均为软开关，降低了开关损耗和电磁干扰噪声。此，必须将其抑制在允许的范围内。考虑极限情况．当输入电压和电流均为最大值时，输出电压中3控制电路lOOHz纹波电压最大。因为Plq2电路中电流接近正控制电路采用硬开关PFC控制芯片UC3854，弦波，因此输人电流￡和电压u￡表达式为将其用于z、一PFC电路时，必须增加辅助开关管m：／pksincat的驱动电路。图3给出了用UC3854构成的z、一札m=t~sinagPFC整流电路的控制电路，虚框内的电路与文献此时输人功率【1]、【2]中所

6、介绍的硬开关PH：的控制电路相同P(1一c0s2)该电路采用延时的方法来判断主开关管漏极电压是否降为零，即在辅助开关管开通以后，延时一段时设输出电流为i，则输出功率间d，然后再开通主开关管，关断辅助开关管。P=i。‘Ⅱ。设PFC电路的效率为，则有i：(1一c0日2)i。中的交流分量即为输出滤波电容的充放电电流丑cos2：L一‘U。丽一。设Au一为允许的最大纹波电压峰一峰值，则输出滤波电容7]~／／~k"[p图3UC3854构成的zvr—PFC控制电路p2M．△u二k4电路元件参数选择4．3谐振元件Lr、C的

7、选择4．1滤波电感在设计时，首先选择谐振频率=1／(2滤波电感L．的作用在于限制输人电流的波动，)。f舶选择要合适，不宜太高，也不宜太保证b00日t电路工作于连续电流模式(CCM)。电感小。如果选得太高，则谐振电流峰值较大；选得太值的选择原则是电流波动的最大值△不超过峰低，则为了实现零电压开关，辅助开关Ⅵ的导通值电流的10％～20％。设输出功率为P，输人电时间td必须长。因为主电路占空比大于td／T(压的最小值为U(有效值)，峰值电流为开关周期)，因此，越长，不能利用的占空比越大，从而造成电源特性变差，引起

8、。不稳，输lpk=人电流中的谐波含量增大。一般选为开关频率的10倍左右。根据boost电路的工作原理，可得峰值电流时的占C也应选择合理，虽然C较大对降低V的空比关断损耗有利，但会引起谐振峰值电流的增大，n一些二：!兰～从而增大辅助开关管V的电流峰值。C的取值U。一般应小于0．01pF。确定和c后，便可计算L，设开关周期为，则≥旦的大小。式中△，=(10％一20％)，4．4延时时间td的确定4．2输出滤波电容要实现