基于临界导电模式MC33262的APFC系统设计
APFC技术按照电感电流是否连续,可分为断续导电模式(DCM)、连续导电模式(CCM)和介于两者之间的临界导电模式(CRM)。CCM模式适合于较大功率输出,控制较复杂,且存在二极管反向恢复的问题。DCM模式的输入电流和输出电压的纹波比较大,因而开关损耗比较大,同时对负载有一定的影响。CRM模式既没有断续导电模式那么大的器件应力,也不存在连续导电模式所具有的二极管反向恢复问题,且输入平均电流与输入电压成线性关系。在中小功率(300 W以下)场合,采用临界导电模式的功率因数校正具有比较大的优势。文中推出的APFC系统采用美国摩托罗拉公司生产的MC33262专用集成控制芯片,并使其工作于临界导电模式(CRM)。
1 基于MC33262的APFC原理简介
用于实现APFC变换器的拓扑电路有Boost变换器、反激变换器和Boost-Buck变换器等,但由于Boost电路具有:有输入电感,可减小对输入滤波的要求;开关器件的电压不超过输出电压值;容易驱动等特殊优点,因此其应用最为广泛,这里的设计主要基于Boost变换器。
目前,用于实现临界导电模式的控制芯片有很多,由MC33262构成的采用Boost变换器的APFC电路。MC33262原理框图如图1所示。
在图1中,5脚是零电流检测输入端,接在变压器二次侧,因而检测到的是电感电流,即外电源流入负载的电流。当电感电流为零时,ZCD的输出翻转,将内部的RS触发器置"1",7脚输出高电平,使Q1导通。外电源通过桥式整流,使变压器一次侧和Q1导通,电流流过变压器一次侧,将电能储存于电感中。当电感电流增大到一定值时,Q1又关断,这也是通过RS触发器进行控制的。1脚接PFC输出电压的分压,该电压经EMP放大后,与由3脚输入的电压分压值在MULT中相乘,MULT的输出与由4脚输入的Q1的电流比较。
当输入Q1的电流值大于MULT输出的电流值时,OIC输出电平翻转,将RS触发器置"0",该电平由7脚输出,关断Q1。因此,MULT的输出电流即通过Q1的电流的门限值,该门限值随输入电压的变化而近似呈正弦规律变化。当Q1关断后,变压器一次侧的电流逐渐减小,当此电流接近零时,又导致ZCD的输出翻转,将RS触发器置"1",Q1导通,重复以上过程。
当负载突然关断、启动或输出端出现浪涌时,会出现输出电压过高的情况,这时OVC会发挥保护作用。此时,过压保护器的输出电平发生翻转,将RS触发器置"0",关断Q1。器件内设定的比较器门限电压为1.08 V。欠压锁定的作用在于监控电源正极电压。当8脚的电压Vcc低于下限值时,UVLO输出低电平,7脚也输出低电平,关断Q1。定时器的作用是在电感电流下降到零时启动Q1。
2 系统主要技术指标的设计
根据需要,设计了一个150 W PFC系统,其信号流程及信号波形如图3所示。其主要参数为:交流输入电压范围为175~265V;最大输出功率为150 W,若Boost电路的提升电压为400 V,则额定直流电流为375 mA;若转换效率为η=90%,则额定输入功率Pin=P0/η=167 W;最小开关频率选为fmin=25 kHz;输入偏移因子IDF=0.98;最大纹波峰一峰值为8 V。
3 电路主要参数的计算
3.1 电感L的计算
最低工作频率条件下所需的电感值可通过式(1)求得:
式中:Vin为稳压输人峰值电压最大值;Pin为输入功率最大值;fmin为开关频率最小值。将主要参数代入式(1)得:
L=544μH
在该设计中取L=550μH。
3.2 输入滤波电容的设计
输入滤波电容的主要作用是滤除输入端的高频噪音,其容量很小。但如果其取值太小,很难较好地滤除输入的高频噪音,另一方面其取值又不能太大,否则会引起较大的输入电压偏移。
3.2.1 输入滤波电容的下限值
输入滤波电容的下限值由输入滤波电容的最大纹波电压决定,可用式(2)计算:
式中:△Vcin(max)为滤波电容的最大纹波电压,一般情况下,该值可取小于最低输入电压峰值的5%。将主要参数代入式(2)得:
3.2.2 输入滤波电容的下限值
输入滤波电容的上限值由输入偏移因子IDF决定,可用下式计算:
输出电容的选择不但要考虑容值,还要考虑电压应力,由于电路的响应速度较慢,当负载突然变轻时,可能会引起输出电压的过冲现象,考虑到一定裕量,它的耐压可按大于输出过压保护点1.1VOVP来选取。在该电路设计中选择Co=220μF,耐压为450 V的电解电容。
3.4 功率开关管和输出二极管的选择
功率开关管与输出二极管的电流应力和电压应力都相同,下面分别计算两者的电流应力和电压应力。开关管和二极管的最大峰值电流:
开关管和输出二极管的电压应力需考虑输出过压保护点,因此其最大电压为:
在该电路设计中,选择功率场效应管IRF84.0作为开关管,其耐压为500 V,最大电流为8 A;选择快速恢复二极管MURl560作为输出二极管,其耐压为600 V,最大电流为15 A。
- 基于FAN7527B的LED电源设计(08-20)
- 用数字控制提高无桥PFC性能(01-12)
- 在电源设计中加入PFC(02-21)
- PFC在电源设计中的作用(04-03)
- 开关电源功率因数校正电路设计与应用实例(11-30)
- 电源设计中功率因数校正(PFC)方案与应用实例汇总(06-08)
- 濠德板€曢崐鐟扮幓閹稿寒娈介柛銉㈡櫃閻掑﹪鏌涢弴銊ョ伇闁哄棎鍎抽埀顒冾潐閹爼宕曢幎钘夌厺闁兼祴鏅滈弳婊堟煕椤愶絿绠撻柟顔碱儔閺岀喓鈧稒锚婵洭鏌i幘瑙勭《闁瑰嘲顑夐、姗€鎮㈤崨濠勬殮缂傚倷绀侀鍛搭敄閸涙番鈧啫饪伴崨顔兼櫝闂佽法鍣﹂幏锟�
闂備胶枪缁诲牓宕濆澶婅摕闁绘柨鎲℃刊瀵糕偓骞垮劚閹峰宕濋崨顓涙闁哄啫鍊稿瓭闂佹眹鍔庢慨鐢告晬閹版澘绠f繝濠傛噽閹冲洦绻涢幋鐐村鞍婵ǜ鍔戦幃锟犳晬閸曨剙鐝伴梺绯曟閸樺墽绮堟径鎰厵缂備焦锚婵洨鈧娲栭惌鍌炲箚瀹ュ妫橀柛顭戝枤瀹€娑㈡倵鐟欏嫭鍋犻柛搴㈠缁辩偤寮崼鐔锋畱闂佽姤锚椤︻垶锝為弮鍫熺叆婵炴垶枪鐎氭澘鈹戦鍛偗妤犵偛鍟存俊鎼佸Ψ閿曗偓濞撴劙姊绘笟鍥т簽闁哥姵鍔欏畷鐟邦潩閼哥鎷规繝銏e煐閻℃洜绮堢€n€㈠綊宕楅崸姘辩窗濡炪値鍋勯幊姗€骞嗛崘顔肩妞ゆ劑鍊栭蹇斾繆椤愩倕顣奸柛銊ョ仛鐎靛ジ骞囬鍓х厯闁诲函缍嗘禍鐐烘偡閿燂拷...
- 濠电偞鍨堕幖鈺呭储閻愵剦娈介柛銉㈡櫃閻掑﹪鏌涢弴銊ョ伇闁哄棎鍎抽埀顒冾潐閹爼宕曢幎钘夌厺闁兼祴鏅滈弳婊堟煕椤愶絿绠撻柟顔碱儔閺岀喓鈧稒锚婵洭鏌i幘瑙勭《闁瑰嘲顑夐、姗€鎮㈤崨濠勬殮缂傚倷绀侀鍛搭敄閸涙番鈧啫饪伴崨顔兼櫝闂佽法鍣﹂幏锟�
缂傚倷绶¢崳锝囩不閺嶎厼鐒垫い鎺戯攻鐎氾拷30濠电姰鍨奸崺鏍х暆缁嬭娑㈩敆閸屾瑧鍓ㄩ梺鍛婃处閸ㄥジ寮抽妷鈺傜厱闁冲搫鍠氶弨鐗堛亜閺傚灝顏柟椋庡█瀹曟粏顦柡灞诲€濋弻銊モ槈濡警娈紓浣诡殕閹搁箖鍩€椤掑偆鏀伴柛鈺傜墪椤斿繒鎹勯妸锕€鐝伴梺瑙勫劤閹虫劗绮堟径鎰厱闁哄倻鍎ゅ▍鍛亜閹烘柨鏋涚€规洏鍔岃灒闁绘垶锚濞撴劙姊绘笟鍥т簽闁哥姵娲熼獮鎾活敂閸繄顦俊顐︻暒閼冲爼顢旈崡鐐╂闁瑰灝鍟╃花濠氭煙椤斿ジ鍙勭€殿喕绮欓幃鈩冩償閿濆棭鍟呭┑鈽嗗亞婢ф宕归崹顐㈩嚤闁归偊鍠氶惌娆撴倵閿濆簼绨介柣鐔烽叄閺岋綁濡搁妷銉紓濡炪倐鏅粻鎴炴櫏闂佽法鍣﹂幏锟�...
- Agilent ADS 闂備浇妗ㄩ悞锕傛偡閵夆晩鏁嗛柣鏃傚帶閺勩儳鐥鐐村闁哥偞鐓¢幃褰掑炊瑜嶉埛鏃堟煃鐠囨彃鎮戠紒楦挎铻栭柛鏇炵仛椤ワ拷
濠电偞鍨堕幐濠氬箰閹间緡鏁婄€广儱顦粻鎶芥煕椤愵剛绉甸柛銈忕畵閺屻劌鈽夊Ο鍨伃闂佸憡鐟ョ换妯何涢崘顔碱潊闁挎繂楠搁弫濂告煟閻斿摜鎳愰柡瀣剨S闂備礁鎲¢懝鍓р偓姘煎櫍閿濈偤骞掑Δ鈧粈澶愭煟閺冨浂鍤欓柛妯绘尦閺屾稑饪伴崘顓烆伃婵炴潙鍚嬮崝妤冨垝濞嗘垟鍋撻敐搴濈敖閻庣懓顦甸弻锝夊閳哄啫甯ㄧ紓渚€浜舵禍璺虹暦濠靛鐓涢柛灞剧煯閹查箖姊洪悜鈺佷壕闁告柨绉撮妴鎺楀醇閺囩喎鍓瑰銈嗘尵婵敻鎮鹃柆宥嗙厸闁告劑鍔庨崺锝嗕繆椤愩儲纭堕柍褜鍓氶崘鑽ょ磽濮樿鲸顫曢柣褍鎸稴...
- HFSS闂佽瀛╅崘鑽ょ磽濮樺崬濮柛鏇ㄥ灠閺勩儳鐥鐐村闁哥偞鐓¢幃褰掑炊瑜嶉埛鏃堟煃鐠囨彃鎮戠紒楦挎铻栭柛鏇炵仛椤ワ拷
闂佽崵濮嶉崘顭戜痪缂備浇顔婇悞锔剧矙婢舵劕绠婚柟棰佺閺呮瑩姊洪悷鐗堟儓闁绘鍔欓、姘跺箮閼恒儲娅栭柣蹇曞仩濡嫬顕i崸妤佲拻闁割偅绋戦悘杈ㄣ亜閺傛妯€妤犵偞甯″畷宄扳枎缁傗娍闂備焦鐪归崝宀€鈧凹鍓氶幈銊モ槈閵忊€虫畱闂佽姤锚椤︽壆鈧碍鐓¢獮鏍偓娑櫳戦埛鎺楁煛娴i潧鈧繈寮鍥︽勃闁芥ê顦遍惄搴ㄦ⒑閸涘﹥鐓涢柡鍛矒瀹曟垵顓兼径濠勵槯闂侀潧艌閺呮粌顩奸妸褏纾兼い鏍ㄧ箓閸氬湱绱掗鑺ャ仢鐎规洜鍏樺璺衡枎閹兾ゅ┑鐐村灦濮婄粯鎱ㄩ悽鍨殰濠㈣埖鍔曠粻鍨亜閳ユ娊鏁猄S...
- CST闁诲海鏁婚崑濠囧窗濡ゅ啩鐒婃繝闈涙-閸熷懘鏌曟径鍫濃偓妤冪矙婵犲洦鍊垫鐐茬仢閳ь剚娲熼幃锛勬崉閵婏箑顎涘銈嗘尵閸犳劕鈻撳畝鈧槐鎺斺偓锝庝憾閸庡繑銇勯妸锔剧煂闁瑰弶顨婇弫鎾绘晸閿燂拷
闂備礁鎼ˇ顖溾偓娑掓櫅鍗遍柟瀛樼贩閾忓厜鍋撻敐鍌涙珔闁伙附绮撻幃瑙勬媴缁涘娈濈紓浣介哺缁诲牆鐣峰Δ鍛╅柍鍝勫€归妴鍐煟閻樿京顦︾€殿喛娉涢蹇曟缂嶇挆闂備礁鎲¢懝鍓р偓姘嵆婵℃潙顓兼径濠勵槷闂佺粯妫侀褔宕㈤幘顔界厱婵犲﹤鍟崇€氭澘霉閸忕厧濮夌紒顔界懅閳ь剨缍嗘禍鐐碘偓鐟邦樀閺岋綁濮€閳哄啫甯ㄧ紓浣介哺缁诲牆鐣峰┑瀣厸闁稿本鐭幉楣冩椤愩垺绁╅柛瀣躬閸┾偓妞ゆ帒鍊搁弸娆撴煕閵堝棛鐭岄柍褜鍓氶崘濠氭⒔閸曨厽鏆滃鑸靛姇缁犲灚銇勯垾鎰佹晬T闂佽崵濮抽悞锕€鐣峰鈧、姗€宕ㄦ繝鍐ㄥ妳闂佸搫鍟崐褰掑汲閿燂拷...
- 闂佽绻愮换鎰偓姘嵆閵嗗倿宕奸弴鐐存К闂佹儳绻楅鏍绩閵娾晜鐓曢柍鍝勫枤閺€鐗堛亜閺傚灝顏柟椋庡█瀹曟粏顦柡宀嬫嫹
濠电偞鍨堕幐绋棵洪敐鍥╃當闁逞屽墮铻栭柛灞炬儺閹达箑围濠靛倸鎽滃畵渚€鏌涢幇顒€绾ч柛鏇㈢畺閹顦查柛銈嗙墱濡叉劕鈹戦崶銊ゆ唉濠电偛妫楀ù鐑藉及閸岀偞鍋i柛銉戝啠鎸冮梺瀹狀嚙閸氬绮欐径瀣闁规鍠氶埥澶愭⒑闂堚晞绀嬮柛鏂跨焸閹啴鎮╃粵鍦煑闂佺懓顕崑娑滅亣闂備礁鎼悧婊堝垂閸洏鈧倿顢曢敃鈧弰銉╂煟閺冣偓閻忔碍绂嶉敐澶嬪€堕柣鎰摠缁€鍐倵濮樿鲸鏆柟铏~婵嬪礈瑜忛ˇ顕€姊洪悷鎵粵闁规悂顥撶划顓㈠川閺夋垿鏁滃┑顔斤供閸撴盯寮舵禒瀣厽闁靛ǹ鍎遍褏绱掑Δ浣瑰鞍缂佸顦~婵嬵敆閸屾碍鏆忕紓浣鸿檸閸樻悂宕戦敓锟�...
- 闁诲海鏁婚崑濠囧窗濡ゅ啩鐒婃繝闈涚墔閻掑﹪鏌涢弴銊ョ伇闁哄棎鍎茬换娑㈠级閹搭厼鍓堕梺闈╃稻濡炰粙鐛▎蹇e悑闁告洦鍘鹃埢鏇㈡⒑缁洘娅囨い銏狅躬椤㈡瑩宕熼鐔风彴闂佸憡鎸嗛埀顒勫蓟閵堝鐓曟慨姗嗗墰婢э附绻涙径娑欏
闂佽崵濮甸崝锕傚储濞差亜绠梺顒€绉寸憴锕傛煕椤愮姴鍔滈柤鑼█閺岋繝宕堕妸锔剧▏闂佹眹鍊曠€氫即鐛崱娑欏亼闁告侗鍨抽ˇ顔剧磽閸屾艾鏆為柛銊ф暬瀹曡鎯旈妸銉庛儱銆掑锝呬壕濡炪倧绲芥晶搴ㄥ箯椤愶箑鐭楁俊顖氭惈绾惧潡姊洪棃娑欘棛闁煎啿鐖兼俊闈涱潩椤戣姤鐏冮梺闈涚箳婵敻鎮甸妶澶嬬厪闁糕剝娲橀ˇ宄扒庨崶褝韬€规洩缍侀弻銊р偓锝庡墰閸╁秹姊洪幐搴b槈闁哄牜鍓熷畷鐟扳堪閸涱喖鏆繛杈剧到濠€杈ㄧ珶婢舵劖鐓涚€广儱顦藉Λ鎴犵磼閵娿儲鍋ラ柡灞芥嚇閺佹捇鏁撻敓锟�...
- 濠电姰鍨归悘鍫ュ疾濠靛鍚归幖绮规閸熷懘鏌曟竟顖楀亾闁哄被鍊濋幃浠嬵敍濮樺崬顣洪梺缁樻崄濞夋洟骞忕€n噮鏁囬柍钘夋濞堝墽绱撴担鍓插剰妞ゆ垵鎳橀妴鍐ㄢ堪閸涱喖鏅抽梺璺ㄥ櫐閹凤拷
闂備胶枪缁诲牓宕濋幋婵佺細闁规鍠楅崰鍡涙煥濠靛棙顥犻柍褜鍓濇慨銈咁嚗閸曨垰鐓涢柛鎰╁妽閻ゅ洭鏌i悩杈╁妽鐎规洘锕㈤、姗€骞栨担鐟颁哗闂佺硶鍓濋崙褰掑疮閸儲鐓曟繝濠傚暢鐎氫即鏌曢崶褜妲洪柣銉邯閹虫顢涢敐鍛珬闂佽崵濮崇拋鏌ュ焵椤掆偓绾绢參寮堕挊澹濆綊鏁愰崱娆戝箵缂備浇椴哥换鍫濈暦濠靛鐓涢柍褜鍓涚槐鐐参熺捄銊ф澑濡炪倖鍔ч懙褰掑磻閹剧粯鍋勭紒瀣硶娴滐綁姊婚崒妤€浜炬繝銏e煐閻℃洜绮堢€n亖妲堥柟缁㈠灠娴滈箖姊洪崨濠呭缂佸纾Σ鎰邦敇閻樼數鐓嬮梺閫炲苯澧撮柟顖氬暣瀹曠喖顢曢悩鍗炲毐缂傚倷鐒﹀畷姗€宕曟繝姘兼晩闁哄洨濮垫刊濂告煃閵夈儱甯犵紒鎲嬬悼缁辨帞鈧綆浜堕崕蹇曠磼濡炶浜�...
- 闂備礁缍婂ḿ褔顢栭崱妞绘敠闁逞屽墮椤潡宕瑰☉娆愮彇闂佹悶鍊曞ù鐑藉箯鐎n喖绠查柟浼存涧閹線姊虹化鏇熸珖妞ゃ垹锕、娆撳礋椤栨碍鐎┑鐐叉閸ㄧ喖寮婚敓锟�
闂備胶枪缁诲牓宕濋幋婵佺細闁规鍠楁刊濂告煠閼测晝绀嬮柟鐑橆殔缁犮儵鎮楅敐搴′簼缂併劍鑹鹃…鍧楀垂濞戞瑦鐝栭梺鎼炲€曞ù鐑藉箯鐎n喖绠查柟浼存涧閹線姊洪崨濠勭煀闁兼椿鍨虫禍鎼侇敋閳ь剟寮绘繝鍌ゅ悑闁搞儯鍔嶅В鍕煟閻樿精顒熼柛銊ф暬椤㈡瑩寮撮悩鍐差€涢梺瀹犳閹虫劗绮堟径濞㈡棃宕掑ù顒佸灩缁晠鎳¢妶鍡楁瀭闂佺硶鍓濇笟妤呭汲閵夆晜鐓忛柛鈩冩礃椤﹂绱掑Δ浣瑰暗闁逞屽墰椤㈠﹪宕洪弽褜鍟呴悹鎭掑妽鐎氭艾菐閸ャ劌顣抽柛瀣尰閹峰懘宕妷锔界钒濠电偞鎸婚懝楣冾敄閸儺鏁婂璺烘湰閸犲棝鏌ㄥ┑鍡楁殜闁稿鎸婚幏鍛存倻濡厧鍤遍梺鑽ゅ枑閻熴儵宕愰悷鎷旓絽螖閸愶絽浜炬繛鎴f珪鐎氾拷...