一種小功率單級功率因數校正電路

　?。?）階段I開(kāi)關(guān)管S1、S2，二極管VD2導通，輸入電壓Uin對電感L1充電，充電電流為i=(Uin＋UN2)×ton/L1。同時(shí)，電容C1通過(guò)S2、N0和S1向負載傳輸能量。

　?。?）階段Ⅱ開(kāi)關(guān)管S1和S2關(guān)斷，VD2承受反壓而截止。電感中電流經(jīng)過(guò)VD3向電容C1充電，直到電感中電流變?yōu)榱?。同時(shí)，變壓器N0產(chǎn)生反電動(dòng)勢，通過(guò)VD4、C1和VD5進(jìn)行磁復位，把一部分能量轉移到電容中。另外，變壓器也有一部分磁能通過(guò)繞組N3、VD8釋放到輸出端，這有助于擴大輸出電壓的穩定范圍。

　?。?）階段Ⅲ電感中電流為0，感應電壓也為0，VD3承受反向電壓而截止。

4實(shí)驗結果

　　利用上述原理，做了一個(gè)小功率電源。

　　技術(shù)要求如下：

　　輸入電壓AC220V輸入頻率50Hz

　　輸出電壓DC48V輸出電流4A

　　工作頻率150kHz

　　關(guān)鍵元器件參數：儲能電容220μF/450VKMH

　　變壓器匝數：N1∶N2∶N3∶N0=15∶13∶6∶44

　　開(kāi)關(guān)管IR460

　　輸入電感是個(gè)很重要的元件，它的選擇直接影響到實(shí)驗效果。線(xiàn)圈引線(xiàn)要足夠粗，否則引線(xiàn)壓降大，損耗大。電感的氣隙不能太小，太小了電感易飽和，使得電流波形在峰值時(shí)出現尖峰，降低功率因數；氣隙也不能太大，否則磁心外的磁力線(xiàn)太多，線(xiàn)圈會(huì )發(fā)熱，增大損耗。另外，EI型的磁心不適合作電感，應選用罐型磁心。

　　輸入電感應滿(mǎn)足在電流最大時(shí)，即輸入電壓最高時(shí)也不飽和。取N2電壓為100V，當Uin為260V時(shí)，由前邊公式可得D=25.8％，又頻率f=150kHz，故ton=D/f=1.72μS。電感中峰值電流ip=2×(N1/N0)×Io=2.73A,根據公式

L=U/(di/dt)≈U/(△i/△t)

=(1.414Uin＋UN2)/(ip/ton)(8)

得L=290μH。

實(shí)驗結果見(jiàn)表1

表1實(shí)驗結果

　　輸入電流波形如圖4。

　　由實(shí)驗記錄的數據及電流波形可以看出，該電路對于改善功率因數確實(shí)有一定的作用，達到了較高的功率因數。然而由于工作中要求占空比較小，開(kāi)關(guān)管等器件上損耗較大，使得電路的整體效率偏低。

　　另外，實(shí)驗中還發(fā)現，當負載較輕時(shí)，輸出穩壓范圍較??；當負載較重時(shí)，輸出穩壓范圍較大。這是由于負載輕時(shí)，電容器放電較弱，電容器電壓達到限壓值快，從而使PWM信號占空比減小，使輸出電壓降低，破壞了輸出穩定性。加入繞組N3及VD8，則控制了輸出電壓，即可控制N3上電壓，而N3的電壓正比于儲能電容電壓，故輸出電壓可以間接地控制儲能電容電壓，從而使電容晚些進(jìn)入限壓，擴大輸出穩壓范圍。

圖4輸入電流波形

5結論

　　該電路對改善功率因數確有一定作用，但由于這僅是原理電路，作為實(shí)用電路還有許多待完善的地方。