[发明专利]一种降压式PFC的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及AC-DC电路，特别涉及降压式功率因数校正的AC-DC变换器。

背景技术

工业与民用都经常需要把各种电网交流电压变成直流，甚至是隔离的直流电，随着国家标准对用电器的功率因数的进一步要求，目前，对消耗功率75W以上的开关电源都有功率因数要求，即要求电路的工作电流波形基本和电压波形相同。

目前已有采用功率因数校正电路解决这一问题，功率因数校正电路简称为PFC电路，是Power Factor Correction的缩写。

注：75W数据来源于中国国家标准GB17625.1-1998，名为《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)》。

传统的BOOST功率因数校正器已经良好地解决这一问题，其工作原理可以参见电子工业出版社的《开关电源的原理与设计》第190页、191页，该书ISBN号7-121-00211-6。

BOOST功率因数校正器需要使用耐压高达输入交流电峰值以上的电解电容，需使用耐压400V以上的电解电容作为BOOST功率因数校正器的输出滤波电容；为了获得良好的功率因数，BOOST功率因数校正器的输出电压一般定在400V左右，使用的电解电容一般为400V至450V耐压。高压电解电容因为寿命等原因，价格较高，这是BOOST功率因数校正器的不足之处，再者，由于BOOST功率因数校正器的输出电压已经为400V之高，给后续的第二级开关电源电路拓扑的选择带来麻烦，如计算机输出电压为12V、5V以及3.3V，从400V降到这么低的电压，需要用高耐压、大电流的MOS管作为开关管。正因为如此，全球对降压式功率因数校正器电路的研究日益加强。

BUCK拓扑式PFC电路的占空比，由于功率需要和电磁兼容方面的考虑，功率电感中的电流都工作在电流连续模式(CCM)。

如美国专利公开号US2010123448的《CONTROLIED ON-TIME BUCK PFC》美国专利公开说明书示出了一种降压式PFC电路，按其公开的技术方案，使用了BUCK电路，若考虑输入电压为110V至220V交流，设计成输出48V直流的PFC电路，其在交流输入264VAC，这时交流电峰值373V时的占空比D为：

D=UVoutUin=48373=0.1287................................]]>式(1)

这个占空比为其最大占空比，在交流输入瞬时值比峰值373V小的其它时间里，其占空比D远比上述的0.1287要小，采用计算机使用理想元件模型，仿真出来的PF值为0.96。对于本技术领域的技术人员来说，最大占空比在0.13以下，电路的变换效率在同成本下是无法做好的，采用计算机使用真实的元件模型，真实的元件模型使用市场上能找到的最好的器件，仿真出来的电路效率不足86%。美国专利公开号US2010123448适合制作输出电压较高的电路，如输出200V，那么最大占空比为0.53，电路才有可行性，但这时无法工作在交流输入110VAC的电网下。而对于48V这种常用的工业总线电压，它是无能为力的。