[导读] 巧学模电数电单片机|微信红包 为了提高电网的功率因数并且减少干扰,平板电视的大多数电源都采用了有源PFC电路,尽管电路的具体形式不尽相同,工作模式也不一样,但基本的结构大同小异,都是采用BOOST升压拓扑结构。如下图所示,这是一典型的升压开关电源,基本的思想就是把整流电路和大滤...
巧学模电数电单片机 | 微信红包 为了提高电网的功率因数并且减少干扰,平板电视的大多数电源都采用了有源PFC电路,尽管电路的具体形式不尽相同,工作模式也不一样,但基本的结构大同小异,都是采用BOOST升压拓扑结构。如下图所示,这是一典型的升压开关电源,基本的思想就是把整流电路和大滤波电容进行分割,通过控制PFC开-关管的导通使输入电流能跟踪输入电压的变化,获得理想的功率因数,减少电磁干扰EMI和稳定开关电源中开关管的工作电压。在这个电路中,PFC电感L在MOS开关管Q导通时储存能量,在开关管截止时,电感L上感应出右正左负的电压,将导通时储存的能量通过升压二极管D1对大的滤波电容充电,输出能量。Boost升压PFC电感L上都并连着一个二极管D2。观点众说纷纭关于这个二极管的作用,在电源工程师中有一些不同的看法,摘录如下:减少浪涌电压对电容的冲击在开机瞬间限制PFC电感L因浪涌电流产生巨大的自感电势,从而造成电路故障。如果在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值峰点附近,那么给电感所加的是一个突变的电压,会引起电感L上产生极大的自感电势,该电势是所加电压的两倍以上,并形成较大的电流对后面的电容充电,轻则引起输入电路的保险丝熔断,重则引起滤波电容及斩波开关管Q击穿。设置保护二极管D2后在接通电源的瞬间,由D2导通并对C充电,使流过PFC电感L的电流大大减小,产生的自感电势也要小得多,对滤波电容和开关管的危害及保险丝的熔断可能要小得多。减少浪涌电压对升压二极管的冲击该二极管分流一部分PFC电感和升压二极管支路的电流,因而能对升压二极管起保护作用。误区解析以上的观点都提到了该二极管D2的保护作用,都有一定的道理,但上述的有些解释有值得商榷的地方。大家知道:PFC电路后面大的储能滤波电容C和PFC电感L是串联的,由于电感L上的电流不能突变,PFC电感本身对大的滤波电容C的浪涌电流起限制作用,不会出现观点一提到的电源开关接通的瞬间电感L1上产生极大的自感电势时电容的充电的情况,因为自感电势的方向也是左正右负,此观点令人费解。并联保护分流二极管D2以后,这一路由于没有电感的限制作用,对滤波电容的冲击反而会更大,不会减小。实践也证明,去掉二极管D2后,电容C上的浪涌冲击反而减小。观点二的说法是有一定的道理,因为D1是快速恢复二极管,承受浪涌电流的能力较弱,减小反向恢复电流和提高浪涌电压承载力是相互牵制的,而D1所采用的普通整流二极管承受浪涌电流的能力很强,如1N5407的额定电流3A,浪涌电流可达200A。不过由于升压二极管D1有串接的PFC电感L的限流作用,笔者认为保护二极管D2的最主要作用还不仅仅是保护升压管D1。一些资料也有说明并联二极管D2是减少开机过程的浪涌电压,这个总体的说法没错,但我认为该保护二极管D2表面降低的是对PFC电感和升压二极管的浪涌冲击,但实际上还有一个重要的作用:保护PFC开关管。在开机的瞬间,滤波电容的电压尚未建立,由于要对大电容充电,通过PFC电感的电流相对比较大,有可能在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值。在对电容充电的过程中,PFC电感L有可能会出现磁饱和的情况,如果此时PFC电路工作,就麻烦了,流过PFC开关管的电流就会失去限制,烧坏开关管。为防止悲剧发生,一种方法:是对PFC电路的工作时序加以控制,即当对大电容的充电完成以后,再启动PFC电路。另一种比较简单的办法:就是并在PFC线圈和升压二极管上一个旁路二极管,启动瞬间给大电容的充电提供另一个支路。防止大电流流过PFC线圈造成饱和,避免PFC电路工作瞬间造成开关管过流,保护开关管,同时该保护二极管D2也分流了升压二极管D1上的电流,保护了升压二极管。另外,D2的加入使得对大电容充电过程加快,其上的电压及时建立,也能使PFC电路的电压反馈环路及时工作,减小开机时PFC开关管的导通时间,使PFC电路尽快正常工作。综述综上所述,以上电路中二极管D2的作用是在开机瞬间或负载短路、PFC输出电压低于输入电压的非正常状况下给电容提供充电路径,防止PFC电感磁饱和对PFCMOS管造成的危险,同时也减轻了PFC电感和升压二极管的负担,起到保护作用。该二极管的作用仍然可以说是减少浪涌电压的冲击,但主要是为了减少浪涌电压对开关管造成的威胁,对升压二极管也有分流保护作用,而不是保护滤波电容的。在开机正常工作以后,由于D2右面为PFC输出电压,电压比左面的要高,D2呈反偏截止状态,对电路的工作没有影响,D2可选用可承受较大浪涌电流的普通大电流的整流二极管。在有些电源中,PFC后面的电容容量不大,也有的没有接入保护二极管D2,但如果PFC后面是使用是大容量的滤波电容,此二极管是不能减少的,对电路的安全性有着重要的意义!# 今日福利 #文末留言点赞数第2位的读者,将截取7月20日13点的阅读量÷100=红包的大小,比如阅读量是5000,那么红包就是50元!获奖者需07月20日15点前添加小编微信Huang-Y2120领取微信红包,过时作废!且每个微信ID两周内限领一次。最后,感谢大家一直以来的阅读、在看和转发!
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