一种实际6 kW开关电源PFC电路的分析与设计

作者：时间：2018-08-27来源：网络收藏

0 引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/387814.htm

在各种单相PFC电路拓扑结构中，Boost电路具有结构简单、变换效率高、易于控制等优点而得到广泛应用。高频化方法可以有效地减小有源功率因数电路的体积、重量，从而提高电路的功率密度。但是，高频化也带来了诸多问题，其中最为引人关注的是开关损耗的急剧增大。有源功率因数校正电路的软开关技术能够有效地解决这一问题，本文将要介绍的电路就是这一类电路。

软PWM 技术是指具有软开关环境的PWM 技术。这种技术的特点是：在开关周期中，电路具有软开关环境，而在非开关周期中，仍然保持原来硬开关PWM电路的各种优点[1]。软开关技术理论上可使开关损耗降为零;实际上，可使目前的各种电源模块的变换效率由80豫提高到90豫以上，达到高频率、高效率的功率变换[1]。

此电路是在传统PFC 电路的基础拓扑结构上，加入了有源缓冲电路结构。缓冲电路的引入改善了电路的开关环境、增加了电路效率。对大部分自关断器件组成的电路，由于开关频率高，缓冲电路着重于改善开关器件的开关轨迹，控制EMI，减小电流、电压应力，从而降低开关损耗，为器件提供安全的开关环境，最大限度地利用器件特性，充分发挥器件的效能[2]。

传统的有源缓冲电路单元，大多是既复杂、高功耗又难于控制，且输入电压范围较小、带负载能力较弱。

本文所研究的电路具有结构简单，带负载能力强，允许输入电压范围宽，以及很方便地实现PWM控制等优点。并且，通过实际的运行与测试，效果理想。

1 工作原理

在实际6 kW的PFC 电路中，由于电流较大，主开关管由4只大功率IGBT 管并联运行，辅助开关管由两只大功率IGBT管并联运行，主二极管也是多管并联运行。在图1所示的原理图中，由Lr，Cr2，Dr，D1，D2及T2共同组成了缓冲器单元。

为方便电路分析，在不改变电路运行条件的基础上，进行了以下假设：

1)输入电压为恒定值;

2)输出电容C0充分大;

3)输入电感L 充分大;

4)谐振电路为理想谐振;

5)主电感L 远大于谐振电感Lr;

6)各器件的寄生电容忽略不计;

7)除主二极管D 以外，其它二极管的反向恢复时间忽略不计。

工作过程分8 个阶段，各阶段等效电路如图2所示，波形图如图3所示。

1)[t0，t1] 在t0时刻之前，主开关管T1与辅助开关管T2均处于截止状态，主二极管D 处于导通状态。在t0时刻(iD=Ii ，vCr2=0)，辅助开关管T2导通。此时，Dr和T2为零电流情况下导通(ZCT)，Lr 限制通过Dr和T2的电流上升率。此时段中，通过主二极管D的电流线性下降，同时，通过T2的电流线性上升。