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PFC段设计中常见的问题及对策
        来源:        作者:        发表时间:2014-11-19        阅读次数:563次

      核心提示:功率因数校正的缩写是PFC,PFC其实是一种数值关系,是有效的功率和总耗电量之比。PFC比值的大小能够直接反映电力的有效利用程度。现代人的生活节奏越来越快,对科技产品的要求也越来越高。很多电源类产品在生产时,都会对PFC有所要求。
        提高PFC的方法多种多样,本篇文章当中将为大家介绍一种能够对PFC段性能进行提高的方法,这种方法通过改善线路的工作状态来进行调整,如图1所示,在VCC与引脚5(ZCD引脚)之间布设一颗电阻,能够减轻或抑制这个现象。这样一来,ZCD引脚上就产生了偏置。
       在测试的应用中,VCC为15V,且Rzcd=68kΩ。在VCC与引脚5之间增加一颗电阻Roff=680kΩ,就改变了施加在引脚5(ZCD引脚)上的电压。退磁相位期间ZCD引脚上施加的实际VAUX电压就变为:
然后,施加在引脚5上的电压就为偏置。事实上,这就像是VAUX电压与减小了1.36V的ZCD阈值比较。这样一来,新的实际ZCD阈值就是:
Vpin5上升:最低值为0.74V,典型值为0.94V,最大值为1.14V。
Vpin5下降:最低值为0.14V,典型值为0.24V,最大值为0.44V。
       ZCD阈值的下降起到了增加ZCD精度的作用,与此同时,能够很有效的抑制CCM的工作。在相同条件下获得的波特图(见图2)就证实了这一点。
       在这里需要注意的是,Vpin5下降(案例中是1.5V)时,偏置必须保持在低于ZCD最低阈值。这是为了确保新的实际ZCD阈值(Vpin5下降时) 保持高于0V。否则,系统可能难于检测磁芯复位并因此启动新的开关序列。出于这个目的,应当考虑到VCC的变化。
       启动时的大过冲
            正弦电流能够为负载提供相应的平均需求方波正弦功率,PFC段也从输入线路正弦波电压裕安来吸收它们。输出电容(大电容)“吸收”实际提供的功率与负载消耗的功率之差值。
馈送给负载的功率低于需求时,输出电容放电,补偿功率差额。提供的功率超过负载功耗时,输出电容充电,存储多余的能量。
        所以,输出电压呈现出输入线路频率2倍的低频交流含量。不利的是,PFC电流整形(current-shaping)方法均基于控制信号无纹波的假设。否则,就不能够优化功率因数,因为输入线路电流重新复制了控制信号失真。这就是众所周知的PFC电路动态性能差的原因。它们的稳压环路带宽设得极低,从而抑制100Hz或120Hz纹波,否则输出电压就会注入这纹波。
由于系统极慢,PFC段遭受陡峭的负载或输入电压变化时,会在大电容上呈现出大的过冲(over-shoot)或欠冲(under-shoot)。启动序列就是这些瞬态中的一种,能够产生大的电压过应力(over-stress)。
        图4展示能在启动相位期间观察到的那类过冲。这波特图是使用由NCP1607驱动,负载是下行转换器的PFC段获得的。
承受启动过冲
       大部分人认为,应用软启动是在控制器的选择当中最需要存在的一个功能,但是实际上,它并非必须存在的功能特性。此外,从定义来看,这种功能减缓了启动速度,而这并非总是可以接受。
       另一个需要面对的选择是,是否需要在反馈感测电阻分压器处增加一个电容。如图5所示。在这个图中,我们假定感测网络中上部的电阻分割为两个电阻,而电容Cfb并联连接在其中一个电阻的两端。如果控制电路中嵌入了传统的误差放大器,然后分析此时电容Cfb的影响。在稳态,Cfb改变了传递函数。通过检测,我们立即注意到它增加了:
        但是,这个新增加的电容并非是多余的,它有着比较重要的作用,当启动相位时,这个电容才能真正的发挥作用。当输出电压上升时,Cfb电容也充电。Cfb充电电流增加到反馈电流中,所以稳压电平临时降低。这增加的电流与Cfb电容值成正比,并取决于输出电压的陡峭度,因此,在输出电压快速充电时,这个影响更引人注目

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