基于APFC控制芯片FAN7530的电压型临界工作模式
提高开关电源的功率因数,不仅可以节能,还可以减少电网的谐波污染,提高了电网的供电质量。为此,研究出多种提高功率因数的方法,其中,有源功率因数校正技术(简称APFC)就是其中的一种有效方法,它是通过在电网和电源之间串联加入功率因数校正装置,目前最常用的为单相升压前置升压变换器原理,它由专用芯片实现的,且具有高效率、电路简单、成本低廉等优点,本文介绍的低成本电压型临界工作模式APFC控制芯片FAN7530即可实现该功能。
1 FAN7530的电路特点
1.1 内部电路
如图l所示,FAN7530N DIP8封装,也有SMD封装(FAN7530M),内部含有自启动定时器、正交倍增器、零电流检测器、图腾柱驱动输出、过压力过流欠压保护等电路。
1.2 FAN7530 PFC控制芯片的性能特点
该芯片的最大特点是采用电压控制临界工作模式,其它性能特点如下:
160μs的内置启动定时电路;
低的THD及高的功率因数;
过压、欠压、过流保护;
零电流检测器;
CRM控制模式;
工作温度低一40℃~+125℃;
低启动电流(40μA)及低工作电流(1.5mA)。
FAN7530是一个引脚简单、高性能的有源功率因数校正芯片。它是被优化的、稳定的、低功耗、高密度的电源芯片,且外围元器件少,节省了PCB布线空间。内置R/C滤波器,抗干扰能力强,对抑制轻载漂移现象增加了特殊电路。对辅助电源范围不要求,输出图腾驱动电路限制了功率MOSFET短路的危险,极大地提高了系统的可靠性。
2 有源功率因数校正原理设计
2.1 功率因数校正原理
如图2所示,控制芯片采用FAN7530,功率MOSFET S1的通、断受控于FAN7530的零点流检测器,当零电流检测器中的电流降为零时,即升压二极管D1中的电流为零时,S1导通,此时的电感L开始储能,电流控制波形如图3所示,这种零电流控制模式有以下优点:
由于储能电感中的电流为零时,S1才能导通,这样就大大减少了MOSFET的开关应力和损耗,同时对升压二极管的恢复时间没有严格的要求,另一方面免除了由于二极管恢复时间过长引起的开关损耗,增加了开关管的可靠性。
由于开关管的驱动脉冲时间无死区,所以输入电流是连续的,并呈正弦波,这样大大提高了系统的功率因数。
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