一种单相高功率因数整流器的设计

耐压高、导通电阻孝导热性好，以及承受反向高压时泄漏电流小等优点。目前，以SiC 为材料的SiC 肖特基二极管在电压容量上已经取得突破，电压容量已做到600 V，满足单相功率因数校正的主电路对二极管400 V 的耐压要求，且SiC 肖特基二极管的反向恢复特性与快恢复二极管相比，更快、更软。因此，选择SiC 肖特基二极管作为该系统的升压二极管，以减小二极管反向恢复所引起的传导和辐射干扰;同时，在升压二极管上并联RC 网络，也能取得较好效果。

　　3 试验

　　根据上述理论，设计了一台350 W 的单相功率因数整流器，其各项保护措施如软起动，VCC欠压锁定、输入掉电保护、输出过压保护、开环保护/待机模式、输出欠压检测、过流保护、软过流、峰值电流限制等都非常齐全，主要实验参数为:输入电压为AC 220 V/50 Hz 的工频电源，输出电压为390 V，开关频率为50 kHz，高频输入滤波电容C5 = 0. 47 μF，Boost 升压电感值L3 = 1 mH，输出滤波电容Co = 470 μF，电流检测电阻RS选取阻值为0. 067 Ω，由3 个阻值为0. 2 Ω、功率为1 W的无感精密电阻并联而成，电流检测信号滤波电容C7 = 1 000 pF，滤波电阻R5 = 221 Ω。

　　单相功率因数整流器的栅极驱动Ug的试验波形如图5 所示。输入电压Uin和输入电流Iin的试验波形如图6 所示。由图6 可见，输入电流能很好的跟踪输入电压。对输入电压和输入电流的前50 次谐波分析可知，在输入电压的总谐波畸变率(THD)为4. 61%时，输入电流总谐波畸变率仅为4. 53%，功率因数可以达到0. 993，因此，可认为该功率因数器实现了单位功率因数的校正和低电流畸变。与传统功率因数校正电路(UC 3854控制的PFC 电路) 相比，该功率因数整流器的设计步骤简化了许多，减少了元器件的数量，也缩小了印刷电路板的尺寸。

图5 栅极驱动Ug的试验波形。

图6 输入电压Uin与输入电流Iin的试验波形图。

　　4 结语

　　基于CCM PFC 芯片UCC 28019 设计了一种新型单相功率因数整流器，所需的外围元器件少，大大减小了PFC 控制板的面积。对单相功率因数整流器的主要模块进行了详细分析与设计，并采用了一种新型薄铜带工艺绕制的Boost 储能电感，有效地减小高频集肤效应，改善Boost 变换器的开关调制波形，降低磁件温升等。通过理论分析与试验验证，该功率因数整流器拓扑结构简单、实用，且性能可靠，实现了单位功率因数校正和低电流畸变，具有较高的应用价值。