基于临界导通模式的功率因数校正芯片设计

第 ４ ８卷 第 ３期 ２ ０ １ ５年 ６月
南 开 大 学 学 报（ 自然 科 学 版 ）
Ａｃ ｔ ａ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｒ ｕｍ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｉ ｕｍ Ｕｎ ｉ ｖｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ Ｎａ ｎ ｋａｉ ｅ ｎ ｓ ｉ ｓ
Ｖｏ １ ．４ ８ Ｎ＿ Ｏ３
电路复 杂 ， 且 输入 电压 小 时功率 因数 改善 不 明显．
针 对 中等 功 率应 用 场合 ， 提 出一种 基 于 临 界 导通 模 式 的 升压 型 功 率 因数 校 正 芯 片 的设 计 ． 芯 片采 用 ０ ． ４ ｍ Ｂ Ｃ Ｄ工艺， 具有 可 编程 过 压保 护 、 可 编程 限流 保 护等 多 种保 护 功 能 ， 通 过 自启 动 电路 开 启 芯 片并 防 止意外 情 况发 生． 芯 片通 过 电压控 制环 路 和零 电 流检测 电路 实现 了 Ｃ ＲＭ 控制 策 略和 固定 升压 输 出 ， 芯 片很 好地 实 现 了使 输 入 电流接 近正 弦波 并与 输入 电压 同相 位 ， 即实 现 了功率 因数 校正 ． 对 于 功 率 因数 要 求 高 的 场 合 ， 可 以将 该 芯 片 与 隔离 型 ｆ ｌ ｙ ｂ ａ ｃ ｋ或 ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ变 换 器 组 合 形 成 双 级 型 Ｐ Ｆ Ｃ． 芯 片 内设 待机 功 能 ， 对 于负 载为 轻 载 ， 只用第 ２级 变换 器就 能满 足功 率 因数 要求 的 场合 ， 可将 该 芯片 关断， 进 入待 机状 态 ， 减小 了功 耗．
电 电压 下 ， 芯片静态功耗约为 ３ １ ｍＷ ． 芯片己经成 式 ；升压 型 ； 功 率 因数 校 正 ；电压 控 制 环 路 ；零 电 流 检 测 中 图分 类 号 ： ＴＮ４ ３ ２ 文献标识码 ： Ａ
０ 引
言
随着 日益 增 大 的对 绿 色 能 源 的 要 求 ， 为了提高 电网质量， 功率 因数校正 （ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｐ Ｆ Ｃ ） 技术 越 来越 广泛 地应 用 于 Ｌ Ｅ Ｄ领 域［ １ ］ ． 近年 来 ， Ｐ Ｆ Ｃ技术 的研 究 主要集 中在新 型拓 扑结 构 和控 制策 略 的提 出 ， 关于 Ｐ Ｆ Ｃ 芯片设 计 的报道 较少 ． 升 压型 （ Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ） 变换 器［ ２ － ３ ３ 较 其 它拓 扑结 构具 有 以下 优 点 ： 电感 位 于主 电路输 入 端 ， 输 入 电流 纹波 小 ， Ｐ Ｆ值 高 ， 驱动 电路简 单 ， 应 用最 为 广 泛． 根 据 电感 电流 是 否 连续 ， Ｐ Ｆ Ｃ 电路 的控 制 策 略 可 以分 为 ， 连续 导
通 模 式 （ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ， Ｃ Ｃ Ｍ） 、 不 连续 导通 模 式 。 （ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ， Ｄ Ｃ Ｍ） 和临界 导通 模式 ｌ ＿ ８ （ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ， Ｃ ＲＭ ） ３ 种．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ４ — ０ ３ 基 金项 目 ： 天 津 市 科 技 支 撑 计 划 项 目（ １ ３ Ｚ Ｃ Ｚ Ｄ ＧＸ Ｏ ２ Ｄ ０ Ｏ ） 作者简 介 ： 王 彬（ １ ９ ７ ９ 一） ， 男， 天津人 ， 博 士研 究 生 ， 研究方 向 ： 电 源 管 理 芯 片设 计 ．
摘 要 ：针 对 中 等 功 率 电 器 功 率 因数 校 正 的需 要 ， 设 计 了一 种 基 于 临界 导通 模 式 的 升 压 型 （ ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ） 功率 因数 校 正 芯 片． 该芯片集成 可编程过压保 护、 可 编 程 限 流 保 护 等 多 种保 护 电路 ， 内 设 待 机 功 能 和 自启 动 电路 ， 通 过 电 压 控 制 环 路 和 零 电流 检 测 电路 实 现 了 临 界 导 通 模 式 控 制 策 略 ， 固 定 升 压 输 出． 当负载为轻载时 ， 通过将芯 片的 Ｚ Ｃ Ｄ 引脚 接地 ， 从 而令芯 片进入待 机状态 ， 减小 了功率损耗 ． 电路采用 ０ ． ４ ｂ Ｌ ｍ Ｂ Ｃ Ｄ工 艺 ， 芯 片面积 为 １ ． １ ８ ６ ｍｍ× １ ． １ ７ ２ ｍｍ． 仿真结 果表明 ： 输 入 电 流 接 近 正 弦 波 并 与 输 入 电压 同 相 位 ， 实 现 了功 率 因 数 校 正 的 目 的 ； 在１ ２ Ｖ 供
ｃ Ｒ Ｍ 是 介于 Ｃ Ｃ Ｍ 与 ＤＣ Ｍ的１ 种 工 作模 式 ， 综合 性 能最 佳 ， 能够 提 高 高输 入 电压 时 的功 率 因数 ． 功 率 开关 管零 电流 导通 ， 不 存 在 ２极 管 反 向恢 复 问题 ， 大 大 减小 了导通 损 耗． 由于 Ｃ ＲＭ 模 式 电感 峰 值 电流 为 交流输 入 电流 的 ２倍 ， 该 模式 适用 于 中等 功率 因数 场合 ． 文献Ｅ ｌ Ｏ ］ 提 出了 １种 工作 在 Ｄ Ｃ Ｍ 或Ｃ ＲＭ 模 式 的新 型有 源功 率 因数校 正 电路 ， 其 零 电流检 测 电路无 需 使用 电阻和 辅助 线 圈 ， 减 小 了 电路损 耗 ， 通 过监 测输 入 和输 出 电压 判断 电感 电流 过零 的时刻 ， 但 是控 制
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ５
文章编号 ： ０ ４ ６ ５ — ７ ９ ４ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ ０ ４ １ — ０ ８
基 于 临界 导 通 模 式 的 功 率 因数 校 正 芯 片设 计
王 彬， 高 静， 张国 辉， 付园 园， 徐 江涛
（天 津 大 学 电子 信 息 工 程 学 院 ，天 津 ３ ０ ０ ０ ７ ２）