PFC功率因數(shù)校正電路的典型方案講解

PFC在電路中的作用非常重要，其能夠最大程度上的反映出系統(tǒng)中電力的有效使用率。因此作為電源新手來說，對(duì)PFC進(jìn)行進(jìn)一步的了解是非常有必要的。本文不會(huì)重點(diǎn)對(duì)PFC的概念進(jìn)行介紹，而是轉(zhuǎn)向?yàn)榇蠹医榻BPFC的典型應(yīng)用。

在PFC于調(diào)節(jié)器當(dāng)中，擁有兩級(jí)功率系統(tǒng)。第一級(jí)為一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器通過平均電流模式控制得到輸入電流波形，以實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)。要使升壓轉(zhuǎn)換器能正常運(yùn)行，這就需要一個(gè)高于輸入電壓的輸出電壓，并且第二級(jí)需要對(duì)該電壓進(jìn)行降壓，使其成為可用輸出電。

圖1所示原理圖表明，PFC預(yù)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)用于在脫離通用線電壓(如85Vrms至265Vrms之間)的情況下運(yùn)行，并將DC輸出調(diào)節(jié)為385v和250w。第二個(gè)功率級(jí)一般位于這個(gè)預(yù)調(diào)節(jié)器的下游，該預(yù)調(diào)節(jié)器是專門設(shè)計(jì)用于在輸入電壓為其輸出電壓的75%時(shí)正常工作，這樣便可以應(yīng)對(duì)“欠壓”的情況。

所帶來的挑戰(zhàn)

在一些應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工作需要一個(gè)快速啟動(dòng)，而并不會(huì)選擇緩慢的升壓。加速軟啟動(dòng)最大的問題是由升壓引起的過沖現(xiàn)象：圖1所示的升壓電容(C12)電氣應(yīng)力。

需要設(shè)計(jì)一個(gè)如圖1所示的電路來實(shí)現(xiàn)在300ms時(shí)間以內(nèi)的軟啟動(dòng)。設(shè)計(jì)方面的要求是在300ms時(shí)間內(nèi)升壓不超過其目標(biāo)輸出電壓的75%。圖2的波形反應(yīng)了該設(shè)計(jì)的軟啟動(dòng)特性。CH1是指輸出電壓(Vout)，CH2是指電壓放大器輸出電壓(VAOUT)，CH3是指軟啟動(dòng)(SS)電壓，而CH4則是指來自UCC3817的DRVOUT引腳的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。UCC3817控制升壓開關(guān)Q1。

該電源的設(shè)計(jì)，是為了使輸出電壓(Vout)跟蹤UCC3817PFC控制器引腳13處的軟啟動(dòng)(SS)電壓。但是，由于轉(zhuǎn)換器的電壓環(huán)路響應(yīng)較慢，輸出電壓并沒有跟蹤SS，而是在上電過程中出現(xiàn)過沖，并達(dá)到將近13%的過沖量，大約435V的峰值?？刂艻C的軟啟動(dòng)功能運(yùn)行正常。輸出電壓和VAOUT會(huì)跟蹤軟啟動(dòng)，一直到輸出電壓達(dá)到385V。一旦VOUT超過385V，由于需要一個(gè)最小的占空比，電壓放大器輸出會(huì)降低，但是電壓環(huán)路響應(yīng)太慢而無法避免出現(xiàn)過沖現(xiàn)象。

通過以上的介紹，相信大家對(duì)于PFC典型應(yīng)用電路已經(jīng)有了一定的理解。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)其中的一些基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了解是非常有必要的，這樣才能更加快速準(zhǔn)確高效的完成電路設(shè)計(jì)。