有源功率因數(shù)校正電路APF

1、1.諧波定義 從220V交流電網(wǎng)經(jīng)整流供給直流是電力電子及電子儀器中應(yīng)用極為廣泛的一種基本變流方案。例如離線式開關(guān)電源的輸入端，AC電源經(jīng)全波整流后，一般接一個大電容，如圖所示。,AC/DC整流電路,整流之后得到波形較為平直的直流電壓。波形如下圖所示，輸入交流電壓Vi是正弦的，但是交流電流ii波形卻嚴(yán)重畸變，呈脈沖狀。,由此可見，大量應(yīng)用整流電路，要求電網(wǎng)供給嚴(yán)重畸變的非正弦電流，造成嚴(yán)重的后果，諧波電流對電網(wǎng)有危害作用，并且輸入端功率因數(shù)下降。,諧波電流對電網(wǎng)的危害,脈沖狀的輸入電流，含有大量諧波。右圖給出了輸入電流波形及電流諧波頻譜分析，其中電流的三次諧波分量達(dá)77.5%，五次諧波分量達(dá)5

2、0.3%，總的諧波分量（或稱總諧波失真Total Harmonic Distortion，用THD表示）為95.6%，輸入端功率因數(shù)僅有0.683，非常的低。,輸入電流波形及其諧波分量頻譜分析,對AC-DC電路輸入端諧波電流的限制,為了減小AC-DC交流電路輸入端諧波電流造成的噪聲和對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波“污染”，以保證電網(wǎng)供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)的可靠性；同時也為了提高輸入端功率因數(shù)，已達(dá)到節(jié)能的效果；必須限制AC-DC電路的輸入端諧波電流分量。,2. 功率因數(shù),設(shè)基波電流i1落后Vi，相位差為，如下圖所示。,Vi 、Ii 波形,定義總諧波畸變（THD）：,AC-DC電路輸入功率因數(shù)與諧波的關(guān)系：,從上

3、式可以看出，欲提高線路功率因數(shù)就必須最大限度地抑制輸入電流的波形畸變，同時還必須盡可能地使電流基波與電壓基波之間的相位差趨于零。對于未采取功率因數(shù)校正措施酌電子鎮(zhèn)流器，由于THD一般不低于110, 不超過0.65。 4. 提高AC-DC電路輸入端功率因數(shù)和減小輸入電流諧波的主要方法：使輸入電流與輸入電壓同相位，減小兩者的相位差，采用APFC功率因數(shù)校正電路。,3.提高線路功率因數(shù)的意義,負(fù)載（需 要供電的 設(shè)備）,離線式高頻開關(guān)電源,APFC結(jié)構(gòu)框圖,Multiplier (乘法器） CA： current amplifier 電流誤差放大器 VA：voltage amplifier 電壓誤差

4、放大器,APFC電路的工作原理,有源濾波器（APFC）:在整流器和開關(guān)電源功率變換電路之間接入一個DC-DC變換器，應(yīng)用電流反饋技術(shù)，使輸入端電流i波形跟蹤交流輸入正弦電壓波形，可以使i接近正弦波。,主電路的輸出電壓Vo和基準(zhǔn)電壓Vr比較后，輸入給電壓誤差放大器VA，整流電壓Vdc檢測值和VA的輸出電壓信號共同加到乘法器M的輸入端，乘法器M的輸出則作為電流反饋控制的基準(zhǔn)信號，與開關(guān)電流is檢測值比較后，經(jīng)過電流誤差放大器CA加到PWM及驅(qū)動器，以控制MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷； 使輸入電流（即電感電流）il的波形與整流電壓Vdc的波形基本一致，使電流諧波大為減小，提高了輸入端功率因數(shù)，可達(dá)到0.99

5、以上,諧波失真THD=3%-5%,由于功率因數(shù)校正器同時保持輸出電壓恒定，使下一級開關(guān)電源設(shè)計更容易些。,APFC的工作原理:,功率因數(shù)校正的控制芯片： 連續(xù)模式(平均電流模式，適用于大功率輸出的場合 200W )（CCM-continuous conduction mode) A TI公司： UC3854、UC3817 B 英飛凌：ICE2PCS01G C 賽意法：LT4981 www.ST.com D 國際整流 ：IR1150 臨界模式(峰值電流模式，適用于小和中等功率輸出的場合 200W)（TMTransition mode or critical conduction mode) A

6、意法（ST）：L6562/6563 B 仙童 ：FAN7529 C TI公司：UC28050 ,固定的頻率，占空比調(diào)節(jié)，連續(xù)的電流模式，也是平均電流模式控制，適用于大功率輸出的場合 200W,固定的導(dǎo)通時間，可變的開關(guān)頻率。峰值電流模式控制，適用于小和中等功率輸出的場合 200W，工作在臨界模式,1. 平均電流模式 2. 峰值電流模式,二、峰值電流控制APFC控制器L6561/6562,（一） L6561/6562芯片的特點(diǎn),（二） L6561/6562芯片的結(jié)構(gòu)框圖及引腳功能,（三） L6561/6562芯片的應(yīng)用電路,（四） APFC電路的參數(shù)計算,1、最低工作頻率fSM 效率0.95,VI(MIN)=85V PO=80W,VO=400V， fSM