基于Flyboost模块的新型单级功率因数校正变换器

，储存能量；当S1关断时，由于|Vin(t)|(Vc1－nVc)，D6不能导通，储存在T1中的能量全部传递到输出端。

图2工作于DCM模式的反激变压器

图3带Flyboost模块的单级PFC变换器

图4Flyboost模块两种工作状态示意图

(a)两种工作状态

(b)反激变压器状态(c)Boost电感状态

在这种状态时，经过整流桥后的输入电iin流是一个直角三角波，如图4所示。平均输入电流可表示为Iin(avg)=·D2·Ts(11)

式中：L1为T1初级绕组的电感值。

2）Boost电感状态当|Vin(t)|>(Vc1－nVo)时，T1相当于一个Boost电感。在一个开关周期内，当S1开通时，L1经D5充电储能；当S1关断时，由于|Vin(t)|>(Vc1－nVo)，D6导通，储存在L1上的能量向C1放电，其工作方式与一般的Boost电感型单级PFC变换器一样。

在这种状态时，平均输入电流可表示为Iin(avg)=（12）

由式（11）（12）可知，无论Flyboost模块处于反激变压器状态或者Boost电感状态，变换器都能实现功率因数校正。

另外，这种新型的单级PFC变换器还具有一般单级PFC变换器所没有的优点：

1）高效率因为当Flyboost模块工作在反激变压器状态时，相当于一个无损电阻，所以会获得比一般单级PFC变换器高的效率；

2）自动限制中间储能电容C1上的电压因为，当Flyboost模块处于反激变压器状态时，反激变压器副边反馈到原边的电压加上输入电压之和为（|Vin(t)|＋Vo·n），只有当它大于Vc1时，C1才会被充电，此时Flyboost模块进入Boost电感状态，所以，C1的电压最终被箝位在(Vin(peak)＋Vo·n)；

3）输出电流纹波很小如前所述，普通的反激变压器PFC模块得到的输出电流含有很大的二倍工频纹波，但是，在这种新型变换器中，变换器的输出由Flyboost模块和DC/DC级的正激变换器共同调节，可以获得稳定的低纹波输出。

5实验结果

根据图3建立了单级PFC变换器实验电路，设计参数为：AC输入170～230V；DC输出16V/7.5A；开关频率120kHz；L1=54.02μH；n=4.75。Flyboost模块两种工作状态的电流波形如图5（a）所示。在两种状态的转换中，由于副边电压的反馈作用，C1的电压自动箝位在Vin(peak)＋Vo·n。实验证明，当输入为AC220V时，C1的电压箝位在387V（220×＋16×4.75=387）。

当Flyboost模块处于反激变换器状态时，可以实现功率的直接变换，所以变换器具有较高的效率，实验证明，变换器满载时效率达到了82.06％。

在实验中，将Flyboost模块的两种状态都设计在DCM模式下，从而可以获得很高的功率因数，输入电压与输入电流的波形如图5（b）所示，在满载时功率因数为0.976。

图5(c)中第2条波形为变换器总的输出电流，第3和第4条波形分别为Flyboost模块与DC/DC变换器的输出电流。输出由Flyboost模块和DC/DC级的正激变换器共同调节，所以输出电流的工频纹波很小。

6结语

本文提出了一种新型单级功率因数校正变换器。这种变换器有以下优点：

(a)Flyboost模块两种状态的电流

(b)输入电压与输入电流

(c)输入电压与输出电流

图5单级PFC变换器的实验波形

1)实现部分能量的直接变换，从而获得较高的效率；

2)实现了中间储能电容上电压的自动箝位；

3)通过控制Flyboost模块的两种状态都工作在DCM模式下，获得了很高的功率因数。

实验证明了这是一种很好的单级PFC变换器。