??快恢復(fù)二極管在PFC電路中的作用
作者：海飛樂技術(shù) 時間：2016-12-15 16:00
圖1 未加入PFC電路的整流電路的原理方框圖與工作波形
圖1 上圖為未加入PFC電路的整流電路的原理方框圖，下圖為工作波形。由以上分析我們可以看出．未加入PFC電路的整流電路穩(wěn)定工作以后，只有在市電電壓的正負峰值附近二極管才導(dǎo)通，產(chǎn)生脈沖電流。造成離線電源功率因數(shù)降低的原因在于電流的導(dǎo)通角太小，在半個周期內(nèi)遠遠小于180°，提高功率因數(shù)就要設(shè)法使電流的波形在整個周期內(nèi)追蹤電壓的波形。
既然造成導(dǎo)通角太小的原因是整流器后面接人的大容量濾波電容，有源PFC電路基本思想就是在整流器和大容量濾波電容之間加入一級初級調(diào)整，把兩者進行隔離，此PFC初級調(diào)整變換器輸出一個基本穩(wěn)定的DC電壓，同時其輸入電流能按照和市電一樣的正弦規(guī)律變化。
圖2 PFC電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
圖2所示電路為加入PFC電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。通過比較，我們可以比較明確看出PFC電路在電源電路結(jié)構(gòu)中的位置和作用。盡管PFC電路的具體形式繁多，不盡相同，工作模式也不一樣（CCM電流連續(xù)型、DCM不連續(xù)型、CRM臨界型），但基本的結(jié)構(gòu)大同小異，大部分都是采用升壓的boost拓撲結(jié)構(gòu)，因為這種電路形式優(yōu)點比較多。這也是一種典型的升壓開關(guān)電路，基本的思想就是前面說的把整流電路和大濾波電容分割，通過控制PFC開關(guān)管的導(dǎo)通使輸入電流能跟蹤輸入電壓的變化。工作原理并不復(fù)雜，徹底搞清楚這個基本電路的原理，就能觸類旁通，給獨立分析電路打下基礎(chǔ)。在這個電路中．PFC電感L在MOS開關(guān)管0導(dǎo)通時儲存能量，在開關(guān)管截止時．電感L上感應(yīng)出右正左負的電壓，將導(dǎo)通時儲存的能量通過升壓二極管Dl對大的濾波電容充電，輸出能量，只不過其輸入的電壓是沒有經(jīng)過濾波的脈動電壓。值得注意的是，平板電視大部分PFC電感L上大都并聯(lián)著一個二極管D2，該二極管D2具有保護作用。
大家知道：PFC電路后面大的儲能濾波電容C和PFC電感L是串聯(lián)的，由于電感L上的電流不能突變，就對大的濾波電容C的浪涌電流起了限制作用。
快恢復(fù)二極管在PFC電路中的作用詳解
并聯(lián)保護分流二極管D2．由于沒有電感的限制作用，對濾波電容的沖擊反而會更大，但它可以保護升壓二圾管，特別是PFC開關(guān)管。Dl是快速恢復(fù)二極管（由于開關(guān)管是在電感電流不為零的時候關(guān)斷的，需要承受更大的應(yīng)力，要求二極管有極低甚至為零的反向恢復(fù)電流），承受浪涌電流的能力較弱。減小反向恢復(fù)電流和提高浪涌電壓承載力是相互牽制的，而D2所采用的是普通的整流二極管，承受浪涌電流的能力很強，如1N5407的額定電流3A．浪涌電流可達200A。
該保護二極管D2表面上降低的是對PFC電感和升壓二極管的浪涌沖擊，但實際上還有一個重要的作用：保護PFC開關(guān)管。
在開機的瞬間，濾波電容的電壓尚未建立，由于要對大電容充電．通過PFC電感的電流相對比較大。如果在電源開關(guān)接通的瞬間是在正弦波的最大值時，對電容充電的過程中PFC電感L有可能會出現(xiàn)磁飽和的情況，此時PFC電路工作就麻煩了，在磁飽和的情況下，流過PFC開關(guān)管的電流就會失去限制，燒壞開關(guān)管。為防止悲劇發(fā)生，一種方法是對PFC電路工作的工作時序加以控制，即當對大電容的充電完成以后，再啟動PFC電路：另一種比較簡單的辦法就是在PFC線圈到升壓二極管上并聯(lián)一只二極管旁路。啟動的瞬間，給大電容的充電提供另一個支路，防止大電流流過PFC線圈造成飽和，過流損壞開關(guān)管，保護開關(guān)管，同時該保護二極管D2也分流了升壓二極管D1上的電流，保護了升壓二極管。另外，D2的加入使得對大電容充電過程加快．其上的電壓及時建立，也能使PFC電路的電壓反饋環(huán)路及時工作，減小開機時PFC開關(guān)管的導(dǎo)通時間．使PFC電路盡快正常工作。‘所以，綜上所述，以上電路中二極管D2的作用是在開機瞬間或負載短路、PFC輸出電壓低于輸入電壓的非正常狀況下給電容提供充電路徑，防止PFC電感磁飽和對PFCMOS管造成的危險，同時也減輕了PFC電感和升壓二極管的負擔(dān)，起到保護作用。在開機正常工作以后，由于D2右面為B+PFC輸出電壓，電壓比左面高，D2呈反偏截止狀態(tài)，對電路的工作沒有影響，D2可選用可承受較大浪涌電流的普通大電流的整流二極管。在有些電源中，PFC后面的電容容量不大，也有的沒有接入保護二極管D2，但如果PFC后面是使用大容量的濾波電容，此二極管是不能減少的，對電路的安全性有著重要的意義。
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