采用FAN4810的500W功率因数校正电路

图2 FAN4810引脚图

图3 工作原理框图

3 采用FAN4810的500W/PFC设计
下面介绍采用FAN4810的500W功率因数校正电路设计的有关方法，电路工作原理图如图4所示，该500W输出电路的PFC输出电压为400VDC，输出电流为1.25A，交流输入市电电压适应范围为90～264VAC。

图4 采用FAN4810的500W有源功率因数校正电路的电路原理图

① 500W/PFC电路技术指标
　　输出功率：500W
　　VMIN=80VAC（RMS）
　　VMAX=264VAC（RMS）
　　工作效率η=0.93
　　VO=400VDC
　　VO-MIN=300VDC
　　开关工作频率fs=100kHz
　　保持时间THDL=20ms
　　THD（总谐波失真）=5%
　　dI纹波=20%纹波电流
　　交流输入市电频率=60Hz

② 功率回路元器件的选择
FAN4810可用于任何工作于电流连续导通工作模式（CCM）下的PFC应用场合，可以满足IEC 3000-3-2的有关技术要求，下面介绍有关功率回路元器件（升电压电感、输出电容和有关功率开关器件）的计算方法。

● 升电压输出电感参数的计算
FAN4810工作于电流连续导通工作模式（CCM）以降低峰值电流和提高可用的输出功率。升电压输出电感参数与电流变化、高频电流的峰峰值有关，电流变化??应在最大电源市电输入电流峰值的20%以内。
(8)
(9)

(10)
式中，I_LINE_PK表示在电源市电供电电压低时的输入峰值电流；VMIN表示电源市电供电电压低时的有效电压值；PO表示输出功率；η表示工作效率；参数I_LINE_PK将决定ΔI的取值；I_LMAX表示通过PFC电感的最大电流值；dI表示指定的电流变化百分比。

影响输出升电压输出电感参数选取的其他因素是占空比D和开关工作频率fs，占空比D的计算见公式（11），电感L参数计算见公式（12）：
(11)
(12)
● 滤波电容参数的选取
影响滤波电容参数选取的主要因素是保持时间（Thld），是指在电源供电断开后电源输出指标仍在指定范围内的时间。供电断开后，下级变换器的供电仍由滤波电容所存储的电能Jthd供电，在保持时间内滤波电容上的电压逐步下降。

● 功率元器件的选择
升电压输出二极管D1和PFC功率开关管Q1可以根据500V的额定值或大于400V的PFC输出直流电压的原则选择。I_LMAX_PK=10.45A也是升电压输出二极管D1和PFC功率开关管Q1的峰值电流，具体的型号选取和PFC电路的应用环境有关，例如，PFC电路的价位、通风情况、散热器的尺寸等因素有关。

PFC电路应用要点
电路工作原理如图4所示，通过电阻R13、R14对电容C15的充电，FAN4810的启动过程就开始了。PFC开关管通过输出升电压电感L1对电容C5充电至400V，L1的辅助绕组通过D3、D4、C12和C16的整流滤波作用使FAN4810的VCC引脚得到+15V的稳定供电电压。为了使电路稳定工作，需在FAN4810的VCC和VREF引脚加接高频旁路电容，最好使用低等效串联电阻（ESR）的瓷片电容或薄膜电容。在输出升电压功率开关管Q1导通前，应确保通过二极管D2快速的将电容C5充电至交流峰值电压，以确保PFC电路的启动。电容C5上的直流电压值应确保大于输入的交流输入市电电压的峰值电压。Q4、R16和C20组成软启动电路，误差放大器的输出电压VEAO通过Q4为电容C20充电，一旦电容C20上的电压被充到VREF，Q4关断，PFC电路的脉冲占空比正比于电压VREF。当VREF=0时，PFC电路的脉冲占空比为0。

图5 工作效率和THD与输出功率的特性曲线

图6 经功率因数校正后输入的交流市电电流波形

采用FAN4810的500W有源功率因数校正电路的电路原理如图4所示，电路工作效率和THD与输出功率的特性曲线如图5所示，经功率因数校正后输入的交流市电电流波形如图6所示。