【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的電壓和電流 V O ——— PFC 輸出電壓 I IN ——— 輸入電流 其工作原理 ，如圖 12所示 ： ① 在 t0 以前 , 主開(kāi)關(guān) VM 、 輔助開(kāi)關(guān) VM1均截止， 二極管 D1導(dǎo)通， I IN通過(guò) D1 輸出到負(fù)載 ， ILr = 0 。 ② t0～ t1 階段 ， 在 t0時(shí)刻， VM 1開(kāi)通， Lr中的電流 ILr 線性增長(zhǎng) ， 同時(shí) D1的電流 ID1 以互補(bǔ)的方式 線性下降 ，直到 t1時(shí)刻， ILr =IL (IL為電感 L的電流 等于 IIN)，此時(shí) ID1 =0， D1軟關(guān)斷 。 此段時(shí)間)//(01 roin LVIt ? 。 ③ t1～ t2 階段 ， t1時(shí)刻， Lr的電流為 Iin， Cr 存儲(chǔ)的能量逐漸轉(zhuǎn)移到 Lr 上 從而使 ILr超過(guò) IIN ，Lr電流繼續(xù)上升至 Cr 和 Lr 發(fā)生諧振 ， V DSMAIN逐漸下降 ，直到 t2時(shí)刻電壓下降為零 。此時(shí)主開(kāi)關(guān)管 VM的內(nèi)部并聯(lián)開(kāi)始導(dǎo)通。 rr CLt 212 ?? 。 ④ t2～ t3 階段 ， VM內(nèi)部 并聯(lián)的 二極管導(dǎo)通 ， 將其漏 源電壓 VDSMAIN鉗位為零 ， VM實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通 ， 并且其體內(nèi)二極管給 Lr 提供電流通道 。 為實(shí)現(xiàn) ZVS應(yīng)在主開(kāi)關(guān)管 VM的并聯(lián)二極管導(dǎo)通時(shí)加上導(dǎo)通信號(hào)。另外 VM1到 VM的柵極信號(hào)的時(shí)間延遲 tD必須滿足以下公式： ]2)//([1201 rrroinD CLLVIttt ????? ⑤ t3～ t4 階段 ， t3時(shí)刻 VM1的 ZVT驅(qū)動(dòng)關(guān)斷 ， 它的電壓被鉗位在 Vo。此階段 VM是導(dǎo)通的。 Lr中的能量通過(guò) D2 傳給負(fù)載 ，直到 t4時(shí)刻 Lr中的電流下降為零， D2關(guān)斷， IMAIN線性增長(zhǎng)到 I IN 。 ⑥ t4～ t5 階段 ， VM導(dǎo)通， IMAIN=IIN， PFC 電感儲(chǔ)能。至此 ,完成一個(gè)開(kāi)關(guān)周期 ,實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)管VM的零電壓開(kāi)通和快恢復(fù)二極管 D1 的軟關(guān)斷過(guò)程。 ⑦ t 5~ t 6階段， t 5 時(shí)刻 ， VM 的驅(qū)動(dòng) 關(guān)斷 ， D1 導(dǎo)通 。 Cr被 IL線性充電至 Vo。 因 Cr 的存在 ，降低了 VM的 漏源電壓 VDS的上升速度 , 減少了 VM 的關(guān)斷損耗。 根據(jù)上述分析 , 該電路的優(yōu)點(diǎn)是 ：① VM 為零壓開(kāi)通 ， D1 為零 電流 關(guān)斷 ， 所以可降低開(kāi)關(guān)損耗及開(kāi)關(guān)噪聲 ；② 可抑制 VM 關(guān)斷時(shí)所產(chǎn)生的尖峰電壓 ； ③ 恒頻工作 ； ④ 無(wú)需阻容吸收電路 ； ⑤ VM 與 VM1 的源極同電位 , 驅(qū)動(dòng)電路無(wú)需隔離 , 容易實(shí)現(xiàn)。 ZVT PFC 電路的設(shè)計(jì)主要集中在兩個(gè)參數(shù) ： 一個(gè)是諧振電感 Lr ， 一個(gè)是諧振電容 Cr 。 在設(shè)計(jì) ZVT PFC 電路時(shí) ， 首先要確定 Lr 的值。 Lr 的主要作用有兩個(gè)方面 :一是縮短二極管正向電流的下降時(shí)間 ， 保證二極管軟關(guān)斷 ,從而降低了由二極管反向恢復(fù)電流引起的損耗 ,減小開(kāi)關(guān)噪音 ；二是限制了輔助開(kāi)關(guān)管 VM1的電流上升率 d i F/ d t ， 從而降低了輔助開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗。其中 ,前者是主要矛盾。因此 ， 在設(shè)計(jì) Lr 時(shí) ,應(yīng)根據(jù)快恢復(fù)二極管電流的反向恢復(fù) 時(shí)間 t rr來(lái)確定。而且在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí) ， 通常將快恢復(fù)二極管的電流下降時(shí)間設(shè)計(jì)為 3倍的反向恢復(fù)時(shí)間。當(dāng)快恢復(fù)二極管選用DSEK60206/ A 器件時(shí) ,取 t rr = 50ns ， 即 ； INr rro ILtV ?3 由上式可以求出 Lr的值。 較大 Cr 可以降低主開(kāi)關(guān)管的 d v/ d t ， 同時(shí)可以吸收開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電壓尖峰 ,保護(hù)開(kāi)關(guān)管正常工作。但是較大的 Cr 會(huì)造成主開(kāi)關(guān)管在開(kāi)通時(shí)產(chǎn)生較大的 d i F/ d t ， 增加主開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通損耗。而且較大的 Cr 將造成開(kāi)關(guān)管難以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通 ,Cr 必 須滿足 ： Cr 包含兩部分 ,， 一部分是主開(kāi)關(guān)管 4/ 3 倍的寄生電容 Coss ， 另一部分是外加的電容。當(dāng)外加的電 13 容為 680p F 時(shí) ， 有 ： Cr = ( 4/ 3 ) 620 + 680 =1500p F， )2)(4/1()( 21 rr CLtt ??? 。 在 t1～ t2 階段 ， VM必須完成開(kāi)通過(guò)程 ， 才 能 形成零電壓開(kāi)通。 （ 2） UC3855控制芯片 PFC 控制電路采用集成控制芯片，目前在實(shí)際產(chǎn)品中應(yīng)用最多的當(dāng)屬平均電流型控制，典型 IC 為美國(guó) TI 公司的 UC3854 和 UC3855。前者為硬開(kāi)關(guān) PWM 控制 IC，而后者則為改善其諸多不足之處的新型零電壓轉(zhuǎn)換脈寬調(diào)制（即 ZVT－ PWM）控制 IC。 UC3855 包含了大功率高頻 PFC 升壓變換器的所有控制功能。 UC3855 采用了平均電流型控制技術(shù) ,，不需要斜率補(bǔ)償就可獲得穩(wěn)定的、低失真交流市電電流。同時(shí)， UC3855 還采用有源緩沖與零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)，大大降低了二極管恢復(fù)時(shí)間和 MOSFET 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通損耗，具有 EMI 低、效率高等特點(diǎn)。采用 UC3855 后只需增加一個(gè)小功率MOSFET、一只二極管和一只電感器，就可實(shí)現(xiàn)諧振軟開(kāi)關(guān)功能，如圖 11 所示，使升壓變換器的開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到 500kHz 。采用一個(gè)簡(jiǎn)單的電流取樣電阻或電流取樣互感器可實(shí)現(xiàn)平均電流取樣。當(dāng)采用電流取樣互感器時(shí)，在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，內(nèi)部電流與電路緩沖電感中的電流同步；開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，產(chǎn)生電感器電流。在大功率 PFC 電路中 , UC3855 具有較高的信噪比 ,基本上可忽略電流取樣損耗。 鑒于上述優(yōu)點(diǎn)， 本設(shè)計(jì)采用的 IC 為 UC3855。 圖 13 UC3855 引腳圖 直插式的 UC3855 的引腳圖如圖 13 所示， UC3855 A/ B 采用 20 腳 DIL 和 SOIC 封裝，各引腳功能如下： 引腳 1（ CAO）： 寬帶電流放大器的輸出端 , 也是 PWM 比較器 的一個(gè)輸入端。 PWM 比較器根據(jù)該端信號(hào)調(diào)整市電輸入電流 ， 使之穩(wěn)定。電流放大器輸出電壓范圍是 0. 1～ 7. 5V。 使用中，該端與引腳 20 之間 接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) ，以構(gòu)成不同類型的電流調(diào)節(jié)器。 引腳 2（ RVS）：引腳 VSENSE 電壓超過(guò) 3V 指示端。當(dāng) 加到 引腳 VSENSE 的 對(duì)經(jīng)功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)的輸出取樣電壓達(dá)到 3V 以上時(shí)，引腳 VSENSE 對(duì)輸 出電壓的取樣信號(hào)便經(jīng)緩沖后傳輸?shù)揭_ RVS 上 。該腳和 GND 之間接入一個(gè)電阻 ， 可產(chǎn)生與輸出電壓成正比的電流。該電流為電流同步 14 電路的一個(gè)輸入電流。 使用中，通過(guò)一個(gè)電阻接地。 引腳 3（ CI）：電流取樣濾波電容連接端。 電流取樣信號(hào)加到該腳和 GND 間的電容上。當(dāng)升壓變換器導(dǎo)通時(shí) ， 緩沖電流 采 樣 電流 互感器給電容充電 ； 關(guān)斷時(shí) ， 電流同步電路使電容放電 ， 其放電速度與升壓電感器電流變化率 di / d t 成正比。因此 ， 僅需一個(gè)電流取樣互感器即可恢復(fù)電感器電流。使用中，通過(guò)一個(gè)電容接地。 引腳 4（ ION）： 電流取樣輸入端 。 應(yīng)接在電流取樣互感器的 二次側(cè) 。電流取樣互感器的 一次繞組（ 主線圈 ） 與升壓變換器的開(kāi)關(guān)管串聯(lián)。 使用中接電流檢測(cè)環(huán)節(jié)的輸出，為防干擾和互感器二次側(cè)開(kāi)路而引起的高電壓，該端同時(shí)應(yīng)接一電容與電阻的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)到地。 引腳 5（ CS）：電流取樣值匹配輸出端。該端輸出信號(hào)比 CI 端電壓低 。使用中，在 CS 和電流放大器反向輸入端（ CA）之間接入電流放大器輸入電阻。電流放大器將上述波形與乘法器輸出波形比較。同時(shí)，該端還接入峰值限流比較器的輸入電壓。如該端電平 ，則比較器和柵極驅(qū)動(dòng)器的輸出被關(guān)斷。 引腳 6（ VRMS） ： 乘法器的正反饋市電電壓補(bǔ)償端。該端加入與輸入交流市電電壓成正比的直流電壓時(shí) , 乘法器將根據(jù)公式 1/VRMS2 來(lái)改變電流指令信號(hào) , 以保證輸入功率恒定。這樣可使 PFC 升壓穩(wěn)壓器具有通用輸入電源電壓的特點(diǎn)。該腳電壓為 1. 5V 時(shí) ， 市電電壓過(guò)低 ， 該腳電壓為 4. 7V 時(shí) ， 市電電壓過(guò)高。該腳輸入電壓范圍是 0V～ 5. 5V 。 使用中，多通過(guò)一電阻接對(duì)交流市電輸入整流后的電壓進(jìn)行分壓的取樣值，同時(shí)并聯(lián)一去耦電容到地。 引腳 7（ OVP）：輸出過(guò)電壓檢測(cè)輸入端。 該腳通過(guò)分壓器取樣升壓變換器輸出電壓 ，使用中接輸出取樣網(wǎng) 絡(luò)的輸出。 當(dāng)該腳電平低于 1. 8V 時(shí) ， 啟動(dòng)比較器關(guān)斷 基準(zhǔn) VREF、 振蕩器和 PWM 電路。該腳電平在 （ 1. 8V～ 7. 5V (VREF ) 時(shí) ， UC3855 正常工作。該腳電平高于 7. 5V 時(shí) ， 滯后 OV P 比較器置位 PWM 鎖