二、PFC电路
上图电路的主要缺点是功率因数偏低,仅0.5左右。为了提高功率因数,可在上图电路前加入PFC(PowerFactorController)电路,即功率因数改善电路。图3(见下期)是双管驱动电子镇流器。因为其增加了PFC电路。使电路成本增大2倍以上。故做成双管驱动,相当于两个上图的镇流器。而成本和功率因数都得到改善。下面叙述RCC(振荡一阻塞变换器)方式PFC的设计。
1.变压器的设计:RCC方式的关键是设计变压器。要求一次和二次线圈之间紧密耦合,以减小回扫脉冲。因为在回扫脉冲期间,MOSFET要承受很高的电压,应尽量避免。为了确保直流交叉特性。铁芯应留有间隙。线圈匝数比为l:l,如果采用双线并绕当然好,但一次和二次线圈间有DC200V~300V的电位差。对绝缘要求较高。变压器绕组的排列见右图。铁芯采用EI30型,一次和二次线圈均用φ0.1mm×10股的多股绞合聚胺酯漆包线各绕50匝,电感量约930μH,监视线圈用φO.18mm单股聚胺酯漆包线绕3.5匝。这个变压器适用于10W~50W的高功率因数电源或RCC型电源。
2.输出电压设定:输出电压选为DC280V,可适合32型和40型日光灯管。在图3中。IC2为专用于改善功率因数的集成电路FA5501AN(8脚DIP封装,日本富士电机生产),它与Trl等组成PFC。IC2(1)脚为过电压保护端,其上的分压电阻,上端为两个560k串联,下端为10kΩ,对地47pF电容用于旁路噪声干扰。
3.(3)脚分压电阻的设定:富士电机产品手册中对。AC80V~265V/100W的应用参数为上端680kΩ×2,下端9.1kΩ,故实际选用1.2MΩ和10kΩ,对地旁路电容选0.001μF。
4.MOSFET源极电阻设定:源极电阻Rs根据负载大小选择,经验数据是50W为0.5Ω(0.47Ω),100W0.22Ω,200W0.1Ω。Rs的接地点与Cl的接地点若相隔太远,会引起间歇振荡。应把IC2周边元件的接地点都接到Cl的接地点。并把Rs和Cl接地点间的印刷线路电阻算作Rs的一部分。
5.(4)脚元件参数的设定:因MOSFET。的源极和(4)脚直接相连,若MOSFET短路,高电压就会损坏IC2,故在两者间串入330Ω缓冲电阻,并在(4)脚接0.001μF噪声旁路电容。
6.(7)脚元件参数的设定:为防止寄生振荡,在(7)脚和MOS-FET。栅极间串入10Ω~47Ω防振电阻。此电阻值若偏大,则影响开关速度,故选为22Ω。
7.MOSFET的选择:主要是考虑加在漏源极间的电压,当C1的瞬时电压为140V时,迭加上变压器二次侧的280V,Trl两端电压可达到420V。因此Trl的耐压应选择500V以上。
8.(5)脚元件的选择:由22kΩ电阻和lOOPF电容构成延时电路。
9.(2)脚元件的选择:(2)脚和(1)脚间是一带宽仅20Hz的误差放大器,在(2)脚与地间接有0.1μF的电容;在(2)脚和(1)脚间接入由33kΩ电阻和0.47μF电容的局部反馈,作相位补偿。这个电阻的阻值不能太大,以免产生振荡。但太小又会使响应速度恶化,影响输出电压的稳定。
10.(8)脚元件参数的设定:(8)脚是IC2的电源脚,通过启动电阻从高压侧供电,内部含有30V稳压二极管。启动电阻一般小于lOOkΩ,过大会延长电容器的充电时间,使启动迟缓。这里选47KΩ/2W。一旦MOSFET开始开关工作。启动电阻就不能提供足够能量,故从监视绕组取得低压电源,由Tr2等组成15V串联稳压器。供IC2工作。因为这两方面的供电联系在一起。故加入了隔离二极管D115及大容量的220μF。电解电容。
11.减小回扫脉冲的措施:前面提到。变压器产生的回扫脉冲有击穿MOSFET的危险。避免的办法是尽量提高变压器一次和二次线圈的耦合程度。将绕制工艺由重叠式改为双线并绕可提高耦合度,但要考虑一次和二次线圈的绝缘问题。另一个办法是在一次和二次线圈间并联电容器(C149),以降低耦合损耗,经实验。取0.0lμF最佳。为避免该电容和线圈电感产生并联谐振,又串人了阻尼电阻R160,经实验取值22Ω/O.SW。
12.噪声抑制:在输入端采用了共模噪声抑制扼流圈L4和常态噪声抑制扼流圈Ll。Cl可去除高频纹波。
三、双管驱动电路设计
上图电路的电源电压经整流后只有140V,而双管电路提高到280V,故MOSFET管的耐压要提高到500V的级别。给ICl供电的限流电阻R164,由于改用了15V电源,选用100Ω。决定振荡频率的R4为11kΩ、C4为1500pF,振荡频率39.5kHz。
下图电路的输入电压范围为AClOOV~240V。