一种小功率单级功率因数校正电路

　　（1）阶段I开关管S1、S2，二极管VD2导通，输入电压Uin对电感L1充电，充电电流为i=(Uin＋UN2)×ton/L1。同时，电容C1通过S2、N0和S1向负载传输能量。

　　（2）阶段Ⅱ开关管S1和S2关断，VD2承受反压而截止。电感中电流经过VD3向电容C1充电，直到电感中电流变为零。同时，变压器N0产生反电动势，通过VD4、C1和VD5进行磁复位，把一部分能量转移到电容中。另外，变压器也有一部分磁能通过绕组N3、VD8释放到输出端，这有助于扩大输出电压的稳定范围。

　　（3）阶段Ⅲ电感中电流为0，感应电压也为0，VD3承受反向电压而截止。

4实验结果

　　利用上述原理，做了一个小功率电源。

　　技术要求如下：

　　输入电压AC220V输入频率50Hz

　　输出电压DC48V输出电流4A

　　工作频率150kHz

　　关键元器件参数：储能电容220μF/450VKMH

　　变压器匝数：N1∶N2∶N3∶N0=15∶13∶6∶44

　　开关管IR460

　　输入电感是个很重要的元件，它的选择直接影响到实验效果。线圈引线要足够粗，否则引线压降大，损耗大。电感的气隙不能太小，太小了电感易饱和，使得电流波形在峰值时出现尖峰，降低功率因数；气隙也不能太大，否则磁心外的磁力线太多，线圈会发热，增大损耗。另外，EI型的磁心不适合作电感，应选用罐型磁心。

　　输入电感应满足在电流最大时，即输入电压最高时也不饱和。取N2电压为100V，当Uin为260V时，由前边公式可得D=25.8％，又频率f=150kHz，故ton=D/f=1.72μS。电感中峰值电流ip=2×(N1/N0)×Io=2.73A,根据公式

L=U/(di/dt)≈U/(△i/△t)

=(1.414Uin＋UN2)/(ip/ton)(8)

得L=290μH。

实验结果见表1

表1实验结果

　　输入电流波形如图4。

　　由实验记录的数据及电流波形可以看出，该电路对于改善功率因数确实有一定的作用，达到了较高的功率因数。然而由于工作中要求占空比较小，开关管等器件上损耗较大，使得电路的整体效率偏低。

　　另外，实验中还发现，当负载较轻时，输出稳压范围较小；当负载较重时，输出稳压范围较大。这是由于负载轻时，电容器放电较弱，电容器电压达到限压值快，从而使PWM信号占空比减小，使输出电压降低，破坏了输出稳定性。加入绕组N3及VD8，则控制了输出电压，即可控制N3上电压，而N3的电压正比于储能电容电压，故输出电压可以间接地控制储能电容电压，从而使电容晚些进入限压，扩大输出稳压范围。

图4输入电流波形

5结论

　　该电路对改善功率因数确有一定作用，但由于这仅是原理电路，作为实用电路还有许多待完善的地方。