FAN7530實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正器

O 引言

PFC的英文全稱為“Power Factor Correction”，意思是“功率因數(shù)校正”。PFC是電腦電源中的一個(gè)非常重要的參數(shù)，全稱是電腦功率因素，簡(jiǎn)稱為PFC，等于“視在功率乘以功率因素”，即：功率因素=實(shí)際功率/視在功率。 功率因素：功率因數(shù)表征著電腦電源輸出有功功率的能力。功率是能量的傳輸率的度量，在直流電路中它是電壓V和電流A和乘積。在交流系統(tǒng)里則要復(fù)雜些：即有部分交流電流在負(fù)載里循環(huán)不傳輸電能，它稱為電抗電流或諧波電流，它使視在功率( 電壓Volt乘電流Amps)大于實(shí)際功率。視在功率和實(shí)際功率的不等引出了功率因素，功率因素等于實(shí)際功率與視在功率的比值。只有電加熱器和燈泡等線性負(fù)載的功率因素為1，許多設(shè)備的實(shí)際功率與視在功率的差值很小，可以忽略不計(jì)，而像容性設(shè)備如電腦的這種差值則很大、很重要。最近美國(guó)PC Magazine 雜志的一項(xiàng)研究表明電腦的典型功率因素為0.65，即視在功率(VA)比實(shí)際功率(Watts)大50%!

提高開關(guān)電源的功率因數(shù)，不僅可以節(jié)能，還可以減少電網(wǎng)的諧波污染，提高了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。為此，研究出多種提高功率因數(shù)的方法，其中，有源功率因數(shù)校正技術(shù)(簡(jiǎn)稱APFC)就是其中的一種有效方法，它是通過在電網(wǎng)和電源之間串聯(lián)加入功率因數(shù)校正裝置，目前最常用的為單相升壓前置升壓變換器原理，它由專用芯片實(shí)現(xiàn)的，且具有高效率、電路簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，本文介紹的低成本電壓型臨界工作模式APFC控制芯片FAN7530即可實(shí)現(xiàn)該功能。

1 FAN7530的電路特點(diǎn)

1.1 內(nèi)部電路

如圖l所示，FAN7530N DIP8封裝，也有SMD封裝(FAN7530M)，內(nèi)部含有自啟動(dòng)定時(shí)器、正交倍增器、零電流檢測(cè)器、圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出、過壓力過流欠壓保護(hù)等電路。

1.2 FAN7530 PFC控制芯片的性能特點(diǎn)

該芯片的最大特點(diǎn)是采用電壓控制臨界工作模式，其它性能特點(diǎn)如下：

160μs的內(nèi)置啟動(dòng)定時(shí)電路;

低的THD及高的功率因數(shù);

過壓、欠壓、過流保護(hù);

零電流檢測(cè)器;

CRM控制模式;

工作溫度低一40℃～+125℃;

低啟動(dòng)電流(40μA)及低工作電流(1.5mA)。

FAN7530是一個(gè)引腳簡(jiǎn)單、高性能的有源功率因數(shù)校正芯片。對(duì)輔助電源范圍不要求，輸出圖騰驅(qū)動(dòng)電路限制了功率MOSFET短路的危險(xiǎn)，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。

2 有源功率因數(shù)校正原理設(shè)計(jì)

2.1 功率因數(shù)校正原理

如圖2所示，控制芯片采用FAN7530，功率MOSFET S1的通、斷受控于FAN7530的零點(diǎn)流檢測(cè)器，當(dāng)零電流檢測(cè)器中的電流降為零時(shí)，即升壓二極管D1中的電流為零時(shí)，S1導(dǎo)通，此時(shí)的電感L開始儲(chǔ)能，電流控制波形如圖3所示，這種零電流控制模式有以下優(yōu)點(diǎn)：

由于儲(chǔ)能電感中的電流為零時(shí)，S1才能導(dǎo)通，這樣就大大減少了MOSFET的開關(guān)應(yīng)力和損耗，同時(shí)對(duì)升壓二極管的恢復(fù)時(shí)間沒有嚴(yán)格的要求，另一方面免除了由于二極管恢復(fù)時(shí)間過長(zhǎng)引起的開關(guān)損耗，增加了開關(guān)管的可靠性。

由于開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)間無死區(qū)，所以輸入電流是連續(xù)的，并呈正弦波，這樣大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)。

2.2 應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例

技術(shù)要求：

輸入電網(wǎng)電壓范圍 AC 90～265V;

輸出直流電壓DC 400V;

輸出功率 150W。

2.2.1 PFC電感的設(shè)計(jì)