1.6..5 单级反激APFC电路和双极APFC电路
为了融合PFC电路以及实现输出控制,在Boost-APFC的基本上,逐渐演化出一种单级反激式APFC电路结构。单级APFC作为一种因为LED驱动电源而衍生出来的功率因数校正电路。单级反激APFC变换器中的PFC级和DC-DC级共用一个开关器件,并采用PWM方式的同一套控制电路,同时实现功率因素和对输出电压的调节,在150W以内的电源设计中广泛应用。双级PFC变换器使用两个开关器件(MOSFET)和两个控制器,即一个功率因数控制器和一个PWM控制器,只有在采用PFC/PWM组合控制器芯片时,才能使用一个控制器,但是仍需用两个开关器件。两级PFC电路存在电路拓补复杂和成本高,但是同时也拥有一些特殊优点,如抗浪涌、保持时间长、输出纹波小等。
PWM电路非常成熟,芯片内部集成过流保护(OCP)、过压保护(OVP)、过功率保护(OPP)等各种保护功能。 单级反激式APFC变换器电路简单,但功率因数校正后的结果对输入电流谐波抑制的效果不如双击PFC变换器。 1.双级PFC电路的THD很容易做到10%左右,而单级PFC大多之呢个做到20%,这是因为芯片在有限引脚分布中要实现PFC+PWM双重功能,不得不牺牲一些特性(如调整率、启动特性、THD等) 2.雷击浪涌安规问题:前级PFC后有大电容吸收能量,而单级PFC初级却赤裸裸的暴露在在电网中,对浪涌需要更严苛的防护,一般做到共模浪涌2KV至少需要两级压敏电阻,由于标准缺少,目前很多这种电源以1KV甚至更低的标准进行测试,所以会经常使用800V或是以上级别的MOSFET,以防止浪涌时损坏。而大规模使用的MOSFET一般等级为600~650V,但在这种电源架构下显得裕量不足。 我们对电源浪涌测试,大小为差模浪涌1KV,分别测试前压敏电阻ZNR2和桥后MOSFET的电压,得到波形如图1-36所示,可以看到浪涌产生的时候,虽然压敏电阻起到作用,但是残压存在还是在MOSFET上产生了尖峰,其值可达670V,对于650V等级的MOSFET来说是一个危险的情况。 3.电源保护问题:单级PFC的芯片是一个解决电流失真调制THD的电路,不可能全部内置好这些芯片功能,专用的单级PFC芯片一般是倾向于实现PF和THD,而在保护特性上所做不多,特别在一些单一故障情况下,保护略显不足。 4.空在下待机成为一个难点,特别是随着智能照明场合的要求不断增多,待机的要求也越显突出 5.关于纹波电压问题,特别是100Hz/120Hz的工频纹波问题很严重,如果想消除到一定程度,必须依靠足够的输出电容,及大容量的电容来处理,这会增加成本和体积,但是工频纹波问题是LED驱动电源的一个痛点。 6.大量的电解电容的使用,大尺寸的磁性原价呢使用,使得小体积也难实现。 7.单级PFC工作频率高,而且属于调频方式,工作在50~150kHz,EMI问题难以解决,再加上如果是全电压范围电源,高低压下的频率变化比较大,所以EMI测试及整改也变得复杂化。
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