大屏幕彩電開關電源的高頻有源功率因數(shù)校正
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摘要： 討論了功率因數(shù)問題及其校正的基本原理; 分析了大屏幕彩電開關電源的功率因數(shù); 給出了校正電路的設計方案及試驗結(jié)果。
1 前言
提高功率因數(shù)( PF) 是用電設備節(jié)能的一個重要因數(shù)。隨著電力電子技術的發(fā)展， 高頻有源功率因數(shù)校正( PFC) 技術已越來越廣泛地應用于各種電源。大屏幕彩電開關電源的功率在200~ 300W 之間， 原有彩電的開關電源均采用普通整流加濾波電路， 其諧波電流成分大， 功率因數(shù)值λ低， 一般為0. 65~ 0. 85。為了提高大屏幕彩電的節(jié)電性能， 在設計中我們采用了高頻有源PFC 技術， 提高了PF 特性。
2 PF 問題及其校正的基本原理
2. 1 PF 的概念
用電設備的λ指交流輸入有功功率P 和輸入視在功率S的比值， 即：
可見， λ還可定義為失真因數(shù)與移相因數(shù)的乘積。對開關電源來說， cos φ一般接近于1,即相移不大， 而諧波電流嚴重， 失真因數(shù)小。
2. 2 PF 低的危害性
用電設備的PF 低， 易造成以下危害：①諧波電流嚴重污染電網(wǎng)， 而干擾其它用電設備;②輸入電流有效值大， 需增加電路和保護器件的規(guī)格;③供電容量增加， 加大了前級設備( 如變壓器等) 的定額;④大大增加了中線負荷， 降低了安全性能。
高頻有源PFC 是根據(jù)電網(wǎng)的電壓、電流及負載的變化產(chǎn)生PWM 信號， 控制高頻電子開關導通的， 可起調(diào)節(jié)電感L 的作用。改善電流波形， 利用乘法器控制PWM 信號， 可使電網(wǎng)的輸入電流基本為正弦波， 使λ接近于1( 即大于0. 99) 。圖1 示出PFC 的原理框圖。
圖1 高頻有源PFC 電路框圖
3 大屏幕彩電開關電源的PF分析
現(xiàn)有的大屏幕彩電內(nèi)用開關電源一般采用全橋不可控整流電路直接加電解電容濾波電路。圖2 示出該電路形式。
R2 用以限制合閘電流， 當輸入濾波電解電容充滿電后， K 閉合， R2 斷接， 電路的交流輸入電壓、電流波形見圖3。由圖3 可見， 只有當網(wǎng)側(cè)電壓幅值高于電解電容電壓時， 電流才從電網(wǎng)中抽出， 因而電流諧波成分很大。計算出這種波形的λ很低， 一般在0. 65~ 0. 85 之間。
大屏幕彩電開關電源的輸入功率在300W 左右， 其中1/ 3 ~ 1/ 5 是無功功率， 若采用有源PFC 技術可使其λ≥0. 99, 即λ≈1, 這樣可節(jié)電60~ 100W, 是相當可觀的。
圖2大屏幕彩電開關電源原理框圖
圖中 V1 ——單相整流橋
C1 —— 吸收電容
R1 ——保護壓敏電阻
R2 —— 熱敏電阻
K ——固態(tài)繼電器觸點
圖3 現(xiàn)有大屏幕彩電開關電源交流輸入電壓電流波形
圖中 uiac——電網(wǎng)電壓波形
uidc ——經(jīng)V1 整流出的波形
uci ——輸入濾波電解電容的電壓波形
i i ——輸入電流波形
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