MC34262系列PFC控制芯片的应用研究
引言
从220V交流电网经整流供给直流是电力电子技术及电子仪器中应用极为广泛的一种基本变流方案，但因为整流器是一种非线性元件和储能元件的组合，使得这种非控整流电路的输入电流波形发生严重畸变，呈脉冲状。脉冲状的输入电流含有大量谐波电流，一方面对电网造成严重污染，另一方面使输入电路功率因数下降。为了提高电网的供电质量和可靠性，同时也为了提高功率因数、实现节能，需采取有效的技术措施减少输入端谐波分量。
提高功率因数的方法主要有两种：一种是无源功率因数校正法，在整流器和电容之间串联一个滤波电感，或在交流侧接入谐振滤波器，来扩大输入电流的导通角；另一种是有源功率因数校正(APFC)法，在整流器和负载之间接一个DC—DC变换器，应用电流反馈技术，使输入端电流Ii波形跟踪交流输入正弦波形，从而把功率因数提高到0.99或更高。其中，单相boost电路因具有电路简单、效率高、成本低等优点，而得到广泛应用。有源功率因数校正控制芯片种类繁多，有平均电流控制法、峰值电流控制法、电流滞环控制法等。本文介绍峰值电流控制模式的功率因数校正控制芯片MC34262，同时分析它在功率因数校正电路中的设计要点和实验结果。
MC34262系列PFC控制芯片的性能和特点
MC34262是美国Motorola公司生产的一种高性能、临界导通、电流型功率因数控制器，主要用于离线式有源前置变换器中。芯片采用8脚双列直插和表面贴装两种封装形式。MC34262的内部电路框见图1，主要包括：乘法器、零电流检测电路、电流比较放大器、低频反馈放大器、基准电压、过压保护电路和欠电压锁定电路。MC34262芯片主要有以下两大特点：
采用乘法器控制
单象限、双输入乘法器是功率因数控制器的关键元件，交流市电经全波整流后的直流电压经电阻分压后，通过引脚3加到乘法器的一个输入端，由引脚2监测的误差放大器输出电压加到乘法器的另一个输入端，3脚电压在0~3.2V间，2脚电压在2.0~3.75V间，乘法器的传输曲线为线性。3脚功能是与电网电压同步，同时使电感电流(或者输入电流)跟踪输入电网波形，以达到同步和使输入电流达到正弦波。3脚正弦波输入与2脚直流反馈经放大后的直流信号输入乘法器，乘法器输出也是正弦波，但它的幅度受控于直流反馈，以达到PFC电路输出电压的稳定。
如图2所示，正弦波交流电压从零升至峰值电压时，乘法器的输出电压控制着电流取样比较器的阈值电压。这样可使MOSFET导通时间跟随输入市电电压，最终使前置变换器负载对交流市电呈现电阻性。
采用零电流检测器
MC34262是一种临界导通电流型控制器，输出开关开始导通由零电流检测器控制，同时，当峰值电感电流达到由乘法器输出设定的门限值时，输出开始停止导通，当电感电流为零时，零电流检测器通过RS锁存器置“1”使输出开始再次导通。这样临界导通工作有两个优点：第一，由于MOSFET在电感电流为零时才导通，从而使MOSFET开通损耗和输出整流管关断损耗大大减少，对二极管的反向恢复时间没有严格要求，因此，可以采用一个相对廉价的输出整流元件；第二，由于各周期没有死区，电源电流是临界连续的，因此，峰值开关电流可限制在平均输入电流的两倍。
MC34262控制芯片实际应用要点
MC34262的实际应用电路见图3，该电路的主要设计要求如下：
1. 输入电压范围 AC90V~264V
2. 输出电压 DC400V
3. 输出功率 250W
根据上述要求，计算出APFC主要元件参数。
电感 L中的峰值电流
式中，P0为输出功率；η为变换器效率，取0.92；VAC(LL)为最低输入电压。
考虑到开关管的耐压应降额75%使用，若升压变换器的输出电压为400V，则应选用至少500V开关管，实际选用600V。电流的取值应大于峰值电感电流，实际选用20A。在电路中，C5的功能主要为滤波，使整流后的脉动电压平滑。
电感 L
t为开关脉冲周期，取t=10μS，则
R1及R2的计算
Vref 为输出误差放大器基准电压，取2.5V。令R2=1.1M，则R1≈7K。
电流检测电阻R7的计算
当输入电压为90VAC~264VAC时，Vcs为1V，且必须小于1.4V，则
R3及R5计算
VM =
VM为乘法器输入电压。在输入电压为264VAC时，令VM=3V，R5=1.2MΩ，则R3=10K。
结语
本实验样机采用MC34262PFC控制芯片设计了一个250W的功率因数校正电路，由于系统采用了零电流控制模式，故大大减少了开关的应力和损耗，同时对整流二极管的选取没有严格要求。此外该系统结构简单，体积小，工作稳定可靠，价格便宜，在中小功率APFC中有着广泛的应用前景。■
参考文献
1 张占松,蔡宣三.《开关电源的原理与设计》.电子工业出版社著.
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