1.升压型PFC电路
升压型PFC主电路如图所示,其工作过程如下:当开关管Q导通时,电流IL流过电感线圈L,在电感线圈未饱和前,电流线性增加,电能以磁能的形式储存在电感线圈中,此时,电容C放电为负载提供能量;当Q截止时,L两端产生自感电动势VL,以保持电流方向不变。这样,VL与电源VIN串联向电容和负载供电。
这种电路的优点是:(1)输入电流完全连续,并且在整个输人电压的正弦周期内都可以调制,因此可获得很高的功率因数;(2)电感电流即为输入电流,容易调节;(3)开关管栅极驱动信号地与输出共地,驱动简单;(4)输入电流连续,开关管的电流峰值较小,对输入电压变化适应性强,适用于电网电压变化特别大的场合。主要缺点是输出电压比较高,且不能利用开关管实现输出短路保护。
2.降压型PFC电路
降压型PFC电路如图所示,其工作过程如下:当开关管Q导通时,电流IL流过电感线圈,在电感线圈未饱和前,电流IL线性增加;当开关管Q关断时,L两端产生自感电动势,向电容和负载供电。由于变换器输出电压小于电源电压,故称为降压变换器。
(1)这种电路的主要优点是:开关管所受的最大电压为输人电压的最大值,因此开关管的电压应力较小;当后级短路时,可以利用开关管实现输出短路保护。
(2)该电路的主要缺点是:由于只有在输人电压高于输出电压时,该电路才能工作,所以在每个正弦周期中,该电路有一段因输人电压低而不能正常工作,输出电压较低,在相同功率等级时,后级DC/DC变换器电流应力较大;开关管门极驱动信号地与输出地不同,驱动较复杂,加之输人电流断续,功率因数不可能提高很多,因此很少被采用。
3.升降压型PFC电路
升降压型PFC电路如图所示,其工作过程如下:当开关管Q导通时,电流IIN流过电感线圈,L储能,此时电容C放电为负载提供能量;当Q断开时,IL有减小趋势,L中产生的自感电动势使二极管D正偏导通,L释放其储存的能量,向电容C和负载供电。
(1)该电路的优点是既可对输人电压升压又可以降压,因此在整个输入正弦周期都可以连续工作;该电路输出电压选择范围较大,可根据一级的不同要求设计;利用开关管可实现输出短路保护。
(2)该电路的主要缺点有:开关管所受的电压为输入电压与输出电压之和,因此开关管的电压应力较大;由于在每个开关周期中,只有在开关管导通时才有输入电流,因此峰值电流较大;开关管门极驱动信号地与输出地不同,驱动比较复杂;输出电压极性与输入电压极性相反,后级逆变电路较难设计,因此也采用得较少。
提示:常用连续电流模式类功率因数校正芯片有TDA16888(PFC+PWM)、1PCS01(PFC)、L4981、FA4800(PFC+PWM)、UC3854、UCC3817、UCC3818等。
4.正激型PFC电路
正激型PFC电路如图所示,当开关管Q导通时,二级管D1正偏导通,电网向负载提供能量,输出电感L储能。当Q关断时,L中储存的能量通过续流二极管D2向负载释放。
这种电路的优点是功率级电路简单,缺点是要增加一个磁复位回路来释放正激期间电感中的储能。
5.反激型PFC电路
反激型PFC电路如图所示,当开关管Q导通时,输入电压加到高频变压器B1的原边绕组上,由于B1副边整流二极管D1反接,副边绕组中没有电流流过,此时,电容C放电向负载提供能量。当开关管Q关断时,绕组上的电压极性反向,二极管D1正偏导通,储存在变压器中的能量通过二极管D1向负载释放。
这种电路的优点是功率级电路简单,且具有过载保护功能。
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