等待圖文并茂的大作

    為了回答上面的幾個(gè)問(wèn)題，首先有必要講一下單級(jí)PFC的基本原理。臨界模式的單級(jí)PFC最早應(yīng)該是由L6562這顆PFC控制芯片改進(jìn)得來(lái)的，先給出一個(gè)框圖描述L6562用于單級(jí)PFC的基本結(jié)構(gòu)和外圍電路，定性分析工作原理。

    再來(lái)看PFC功能。乘法器的輸入分別來(lái)自誤差放大器的輸出和整流后饅頭狀正弦半波的分壓，因此乘法器輸出也是饅頭狀正弦半波，那么最終初級(jí)電感電流峰值也就跟隨饅頭狀正弦半波，下面這個(gè)圖可以說(shuō)明問(wèn)題。

    我們?cè)倏?，反激式電路中D的表達(dá)式為：D=Vor/（Vor+Vin），Vor是反射電壓，Vin是輸入電壓。單級(jí)PFC中，Vor=n*（Vo+Vd）基本可認(rèn)為是不變的，而Vin是隨著線(xiàn)電壓相角變化的，為了提高PF，必須減弱D隨線(xiàn)電壓變化的程度，那唯一的辦法就是增大Vor，當(dāng)Vor大到一定程度時(shí)，Vin從零變化到線(xiàn)電壓峰值，D基本可認(rèn)為不變了，那么功率因素就近似為1了。

    通過(guò)以上的分析，應(yīng)該已經(jīng)完全解釋了帖子開(kāi)始提出的問(wèn)題2。在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于全電壓情況下，通常的設(shè)計(jì)使得110V下的功率因素可以很容易超過(guò)0.98，但到了265V的時(shí)候，通常只有0.9左右了，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以說(shuō)，基本是沒(méi)有辦法的，進(jìn)一步提高匝比，或者說(shuō)是反射電壓，肯定可以進(jìn)一步改善，但是MOS管的耐壓就要進(jìn)一步提高了，此外，過(guò)高的反射電壓會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題就是，當(dāng)反射電壓明顯大于輸入電壓時(shí)，變換器如果在斷續(xù)工作模式（包括準(zhǔn)諧振），那么退磁完成進(jìn)入自由振蕩后，MOS管的漏極會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，導(dǎo)致MOS管的體二極管導(dǎo)通，效率顯著降低了。

第三個(gè)問(wèn)題:因?yàn)殚_(kāi)關(guān)波形的包絡(luò)是整流后100Hz的波形，故輸出也是會(huì)有100Hz的紋波。

再來(lái)一個(gè)問(wèn)題：PSR+PFC的是怎么實(shí)現(xiàn)PFC，有能夠PSR恒流的？

第三個(gè)問(wèn)題算是回答了，但是不夠詳細(xì)，呵呵，后面我爭(zhēng)取解釋清楚。

PSR+PFC實(shí)現(xiàn)PFC的原理完全一樣，如何PSR恒流的，建議你看一下LT3799的內(nèi)部框圖，這是一個(gè)典型例子，內(nèi)部原理講的非常詳細(xì)。

    繼續(xù)來(lái)看上面那個(gè)圖中包含的信息。圖中白色的三角狀部分表示次級(jí)電感電流峰值，對(duì)這個(gè)電流取平均值，就得到了次級(jí)電流的平均，和輸入電流波形一樣，是一個(gè)100Hz的比正弦半波更扁的低頻波，這個(gè)電流最終被分為兩部分，一部分流入輸出濾波電容，一部分流入負(fù)載。理想情況下，電容上將吸收所有的交流，輸出負(fù)載只流過(guò)直流，但這個(gè)交流成分的頻率是100Hz，要處理如此的低頻紋波，電容容量會(huì)大的驚人，因此，第三個(gè)問(wèn)題得到了解答，單級(jí)PFC的紋波很大也是從結(jié)構(gòu)上沒(méi)有辦法改善的。增加一級(jí)次級(jí)調(diào)節(jié)器也許是唯一的辦法。

    接著討論占空比相關(guān)的問(wèn)題。如果輸出電壓電流以及輸入線(xiàn)電壓不變，臨界或者斷續(xù)模式下的單級(jí)PFC每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間是保持恒定的，這就保證了初級(jí)電感峰值電流跟隨饅頭狀的正弦半波。但是需要引起注意的是，導(dǎo)通時(shí)間必定隨著輸出負(fù)載功率的增加以及線(xiàn)電壓的降低而增大，至于道理很簡(jiǎn)單，因?yàn)槟芰渴睾?，輸出能量大了，輸入電壓低了，那輸入電流必須增大，因此?dǎo)通時(shí)間勢(shì)必增大。導(dǎo)通時(shí)間增大同時(shí)導(dǎo)致關(guān)斷時(shí)間也要增大，最終在臨界模式單級(jí)PFC中出現(xiàn)的現(xiàn)象是，平均開(kāi)關(guān)頻率的最低值發(fā)生在最低線(xiàn)電壓和重載下，最高值發(fā)生在最高線(xiàn)電壓和輕載下，最低我們知道不宜低于20KHz，否則可能有音頻噪聲，最高，通常不高于150KHz，以免進(jìn)入傳導(dǎo)EMI測(cè)試頻段，這就是很多IC內(nèi)部為什么限定最高與最低頻率的原因。

    開(kāi)篇的三個(gè)問(wèn)題，還有第一個(gè)沒(méi)有回答，單級(jí)PFC通常工作在臨界模式或者斷續(xù)模式，這涉及到的原因很多，下面一一道來(lái)，不全面的地方歡迎大家補(bǔ)充。

樓主終于開(kāi)講了，好貼，繼續(xù)聽(tīng)課

    第一個(gè)原因：?jiǎn)渭?jí)PFC工作在斷續(xù)或者臨界模式下可以實(shí)現(xiàn)原邊恒流。斷續(xù)或者臨界模式下，初次級(jí)側(cè)電感電流均為三角波，輸出平均電流可以表達(dá)為Io=Ipks*D'/2，D‘是退磁時(shí)間，臨界模式中可以近似等于1-D，其中Ipks=n*Ipkp，而1-D可以從從初級(jí)側(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)下降沿計(jì)時(shí)到過(guò)零檢測(cè)觸發(fā)結(jié)束得到，因此，斷續(xù)或者臨界模式下要實(shí)現(xiàn)恒流，所需的全部信息可以從初級(jí)側(cè)得到。連續(xù)模式下則是不行的，因?yàn)殡娏鞯墓戎凳遣欢ǖ摹．?dāng)然，連續(xù)模式下要實(shí)現(xiàn)原邊恒流也未必不可能，有興趣的可以參看一下上海占空比的DU8623，細(xì)讀一下其恒流專(zhuān)利，盡管這是一個(gè)BUCK結(jié)構(gòu)的IC，但其恒流思路用在連續(xù)模式下的原邊反饋應(yīng)該是可行的，這里就不詳述了。

    第二個(gè)原因：大信號(hào)不穩(wěn)定現(xiàn)象。單級(jí)PFC在線(xiàn)電壓瞬時(shí)值較低時(shí)，占空比非常大，遠(yuǎn)超過(guò)0.5，如果采用常見(jiàn)的定頻PWM并且工作在連續(xù)模式，將產(chǎn)生次諧波不穩(wěn)定問(wèn)題，并且，由于輸入電壓是瞬間變化的饅頭狀正弦半波，企圖通過(guò)斜率補(bǔ)償來(lái)消除這一不穩(wěn)定現(xiàn)象幾乎是不可能的。本帖最終介紹的大功率單級(jí)PFC采用固定固定關(guān)斷時(shí)間的控制方法，避免了次諧波不穩(wěn)定問(wèn)題。

    第三個(gè)原因：小信號(hào)不穩(wěn)定現(xiàn)象。這個(gè)問(wèn)題可以說(shuō)是比較牽強(qiáng)的，眾所周知斷續(xù)模式下不存在右半平面零點(diǎn)問(wèn)題，但實(shí)際上，單級(jí)PFC的環(huán)路帶寬非常低，完全避開(kāi)了右半平面零點(diǎn)頻率。

    應(yīng)該還有其他的原因，歡迎大家補(bǔ)充。

先來(lái)個(gè)實(shí)例，很早以前做的，LT3799，通用輸入范圍，輸出1A恒流，電壓20--25V。

    再看一下輸出電壓紋波。

 先撇開(kāi)PFC部分的功能，這個(gè)框圖和普通的定頻峰值電流控制模式反激式電路的區(qū)別在于沒(méi)有固定的時(shí)鐘信號(hào)，開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟，初級(jí)電感電流上升到Rs上壓降達(dá)到乘法器輸出電壓時(shí)，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。對(duì)于定頻PWM控制IC，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通受固定頻率時(shí)鐘信號(hào)控制

》》》》》》》》》》》這個(gè)其實(shí)就是電流型控制IC和電壓型控制IC的最根本的區(qū)別了，三角波的來(lái)源

    繼續(xù)來(lái)寫(xiě)，首先上傳幾個(gè)文件。

    AN1059.pdf

    L6562 Transformer Calculate Tools5W.xls

    這兩個(gè)文件可能見(jiàn)過(guò)的不算陌生，第一個(gè)應(yīng)用手冊(cè)非常詳細(xì)地推導(dǎo)了臨界模式單級(jí)PFC的大信號(hào)工作原理，第二個(gè)表格則用來(lái)計(jì)算變壓器。很多工程師可能不需要詳細(xì)的計(jì)算就能做出一個(gè)合格的電源，但前提肯定是反復(fù)地嘗試，最終形成了積累。單級(jí)PFC的變壓器設(shè)計(jì)如果完全用公式來(lái)量化，可以說(shuō)是非常復(fù)雜的，涉及到一些無(wú)法用代數(shù)表達(dá)式表示的積分項(xiàng)，所以設(shè)計(jì)表格中出現(xiàn)了多項(xiàng)式形式的近似計(jì)算。

    下面開(kāi)始引入重點(diǎn)了，為什么臨界模式的單級(jí)PFC功率不適宜做大？希望大家可以一起討論。

功率越大，感量越小，漏感的控制很?chē)?yán)格，開(kāi)機(jī)Inrush電流也大，對(duì)MOS的電流應(yīng)力要求很?chē)?yán)。

目前看到有人做到180W了。

學(xué)習(xí)來(lái)著