图2-11 DC-DC框架图

第三章 PFC系统的基本原理

3.1 系统的整体结构设计

本次设计的系统结构框如图3-1。主要的组成部分是：EMI滤波电路，整流电路，带Cb电容的PFC+DC/DC的转换电路，反馈环电路和高效率的LED灯块。

前端的EMI滤波器（低通滤波器）这要是用来阻挡电网的高频信号进入设备干扰设备的正常工作，同时也阻挡设备工作中产生高平信号进入电网，给电网造成污染。电网电压经过EMI后进入整流桥，整流后变成半波电压，然后进入驱动器，驱动器把电压降到安全电压范围内，把功率因数ＰＦ值校正到０．９０以上，同时输出恒定的电流给LED灯工作使ＬＥＤ能正常工作。

图3-1 整体结构图

3.2 输入回路的设计

EMI滤波器的作用主要是抑制高次谐波，一般通过由串联电抗器和并联电容器组成一个低通滤波器。在实际中高次谐波是不可避免的，电源中存在的高次谐波通过电源线进入设备中去。而设备再运行过程中一会产生高次谐波，这些高次谐波也会从电源线传到电网上去。而EMI滤波器[14]的主要作用就变成了阻止电源线的高频信号进入设备，确保设备的正常工作，相反的，我们的设备在运行过程中也会产生高频的磁电信号，这些信号也能通过电源线进入电网，给电网造成污染。所以必须在设备之前加入EMI虑波器。EMI的这要框架如图3-2。

图3-2 EMI滤波器的基本框架图

3.3 输入回路的详细设计

一般的输入整流滤波电路有：保险丝（FUSE）、压敏电阻，浪涌电流抑制电路、滤

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波器。完整的输入回路如图2-3。

图2-3 完整的输入回路

保险丝（FUSE）：也叫熔丝，在电路出现故障造成电流过大甚至短路时会及时熔断开，能及时切断电源的电流通路。在选择熔丝最好选择延时型，延时型熔丝可以尽可能的选择小的额定电流。由于这次我设计的输出额定功率是60W。那么我选择1A的额定电流保险丝足够了。

压敏电阻：压敏电阻的作用主要是用来抑制来至电源的浪涌电压和瞬态的过电压，在半压或者全压范围内输入时，压敏电阻的额定电压一般选择470v。本设计是采用全压220VAc输入，所以压敏电阻采用470v 。

电感使用的是共模滤波电感，要求电感的量尽可能的大，同时，由于共模电感接在两条电源线上，要求电感产生的压降尽可能低，也就是要求共模电感中的差感量要低。

电感前面的C2电容荷电感后面的C10电容使用的是0.022uF安规电容，安规电容一般是用在滤波使用的，安规电容最大的特点；耐压值高，同时击穿的时候不会形成短路，不危及人身安全。所以可以用在输入电源线两端进行跨接。这两个电容也叫X电容，这类电容属于安全电容范围，一般跨接在输入线两端用来消除差模干扰。X电容实物如图3-4。

图3-4 X电容的形状

3.4 功率因数校正的实现

从有源和无源的角度区分，校正电路一般可以分为有源校正电路和无源校正电路。无源校正电路就是在电源输入端使用电容和电感的特殊属性进行电流电压的相位进行校正补偿。换句话就是说无源功率因数校正主要是利用电感和电容的延时超前特性组成一个特殊的滤波器，这个特殊滤波器通过将输入电流波形进行相移和整形以此来满足电流和电压的相位差要求。一般无源功率因数校正校正效果不是很理想，一般在0.9左右。尽管校正效果不是很理想单其也会有些比较突出的优点：成本低、可靠性高、 EMI小。但是由于市电的频率低只有50Hz，这个低频率会造成 L、C元器件的值比较大。元器件

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的取值大就意味L、C的体积比较大。在一些对体积要求比较小而且重量也比较轻的应用场合无源功率因数校正电路就无法满足要求了。L和C组合还会容易形成LC振荡器能产生某个频率点的谐振而损坏用电设备[13]。

有源功率因数校正技术的基本工作原理：利用有源主控制电路，主控制电路实现特殊的功能使输入电流波形跟踪输入交流电压波形，实现输入电流的正弦化，同时与输入电压的相位差尽可能的小。有源功率因数校正电路功率因数PF值一般在0.90到0.99之间而且易实现，同时还可以做到把总谐波畸变率降到很低水平。电压工作电压可以在（ AC88～ 265V）范围内实现稳定的输出电压，体积小，重量轻。同时有源功率因数校正法也不能做到十全十美的，也会有一些缺点：电路结构方面比无源复杂很多，成本相比无源功率因数校技术也高，因为是有源控制器校正效率也略低一些，同时EMI比较大。目前技术和使用比较都比较成熟的APFC电路是是一个升压拓扑Boost转换器。升压拓扑的输出电压是会高于输入电压的峰值，一般输出在390V左右。高输出电压在一些要求低压输出供电的系统中Boost转换器难以使用。解决这一问题的主要办法就是对Boost转换器进行一些结构调整改造，实现了低压输出。同时实现高低压的安全电器隔离。

3.5 临界导通模式高 PF 反激变换器原理

输入交流电压经过全波整流桥堆得到周期为100赫兹的脉动电压，这个脉动电压经过串联电阻分压得到低压的脉动直流后进入主控芯片的内部模拟乘法器。输出电压同样经过串联电阻分压后得到低压取样电压，取样电压与参考基准电压比较后输入一个误差放大器，而误差放大器的输出直接进入主控芯片内部乘法器的另一端。L6562内部的误差放大器的带宽非常的小。比较器的同相端输入信号来自模拟乘法器的输出端，乘法器的输出端输出的是一个具有全波整流电压的参考值。比较器的反向端输入信号是从MOS管上采集到的电流信号。根据比较器的工作原理，当比较器反向的信号幅值高于同向的信号的幅值，比较器就输出低电平使得RS触发器就复位，RS复位MOS管关闭，MOS管关闭初级绕组的电流就为零。之前存在初级能量就传输到次级绕组输出，随着时间的推移次级的电流开始减小。当次级电流下降到一定程度时零检测电阻检测到电流下降到零时，这是RS触发就会被触发置位器输出高电平，MOS管就会开启导通。MOS管开通后电能又开始慢慢的存储在初级绕组，绕组电流也开始慢慢的上升。不断的重复这样的工作过程，就可以实现电压和电流的同步了。临界模式的反激式PFC转换器原理基本框架图如3-5：

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图3-5 临界模式的转换器原理基本框架图

第四章 单级 PFC 反激功率因数校正电路设计

4.1主控芯片和整体电路的确定

本次设计使用ST意法半导体公司生产的L6562电源驱动芯片，作为单级PFC反激式功率因数校正电路的主控芯片。ST意法半导体公司生产的L6562内部的乘法器性能非常的优越可以用在宽电压范围的应用场合（88~265V）。这优越的乘法器性能能使得电路可以在THD值比较小条件获得很好的功率因数校正结果。这款芯片的另一大优点是只要几十微安的电流就可以启动了，所以L6562的待机功耗很低。芯片内部的的零点流检测ZCD口主要主要作用是实现功率管的关断控制功能。L6562的内部输出电路采用特殊的结构采用图腾柱，这种输出结构驱动能力可以达到400mA以上，可以满足直接驱动功率MOS管或者IGBT的驱动电流要求。芯片的内部结构如图3-6和引脚功能如表3-1。

图3-6 L6562内部结构图

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