在升压电感状态,当时,T1相当于一个升压电感。在一个开关周期内,当Q1导通时,T1初级绕组电感LP经D5充电储能;当Q1关断时,D6导通,在LP中的储能向C1放电,工作情况与一般升压电感型单级PFC变换器相同。在此状态下,平均输入电流可表示为:
(2)
式中,D为开关占空比,Ts为开关周期。
从式(1)和(2)可知,在两种工作状态下,平均输入电流均与输入电压成正比,从而实现功率因数校正。C1上的电压被钳位在(Vin(peak)+n·Vo)电平上,通常不超过400V。此电路拓扑的功率因数一般可达0.95以上,效率超过80%。
4、 基于:iW2202的数字单级PFC电路
图7所示为基于数字控制器IW2202的单级PFC变换器电路。IW2202采用了脉冲串(pulseTainTM)专有技术和实时波形分析及智能跳越(SmartSkip)技术。IW2202集成了单级PFC变换器控制功能。
图7所示的电路桥式整流后边拓扑,为PFC升压与反激式整流器相结合/能量储存/DC-DC(Boost integrated with Flyback Rectifier/Energy Storage/DC-DC,简写为BIFRED)拓扑,利用不连续模式(DCM)升压变换器实现功率因数校正。变压器初级绕组(WP)串联的储能电容C1,用作驱动反激式变换器。电路的工作原理如下:
当开关Q1导通时,来自AC线路的能量被储存在升压电感器L1中。与此同时,来自C1的能量被储存在反激式变换器T1的初级绕组中。
当Q1关断时,在T1初级储存的能量传送到输出。同时,在升压电感器L1中的能量传输到电容C1,对C1进行充电。
在AC线路输入的半周期内,两个电感器(L1和LP)储存的能量平均值相等,从而上使C1上的电压保持不变。用iw2202作为控制器,解决了储能电容上电压应力过高的问题。在通常情况下,C1上的电压不会超过400V,从而C1可选用400V的标准电容器。基于iw2202的全数字SMPS,可以实现单位功率因数(即PF=1)和小于5%的总谐波失真(THD)。
5、 结束语
单级PFC变换器电路简单,但PFC和对输入电流谐波抑制的效果不如两级PFC变换器。基于全数字控制器iw2202的单级全数字PFC变换器,可以实现接近于1的功率因数,输入电流达到低失真指标,满足IEC1000-3-2规定限值。