一種新型單級(jí)功率因數(shù)校正（PFC）變換器

狀態(tài)1[t₀，t₁]S₁導(dǎo)通，D₅導(dǎo)通，D₆，D₇反向關(guān)斷，流過(guò)L₁的電流線性增加。同時(shí)D₈導(dǎo)通，C₁的能量通過(guò)T₂釋放。流過(guò)L₁的電流為

i_in(t)=(t－t₀)（1）

式中：V_in(peak)為交流輸入電壓的峰值；

ω為交流輸入電壓的角頻率。

狀態(tài)2[t₁，t₂]在t₁時(shí)刻，S₁關(guān)斷，D₈關(guān)斷，D₉續(xù)流導(dǎo)通。D₅關(guān)斷，D₆也關(guān)斷。此時(shí)D₇導(dǎo)通，儲(chǔ)存在T₁上的能量傳遞到輸出端，直到t₂時(shí)刻，T₁的能量完全釋放。

狀態(tài)3[t₂，t₃]在t₂時(shí)刻，D₇自然關(guān)斷。此時(shí)S₁，D₅，D₆，D₈也關(guān)斷，D-續(xù)流導(dǎo)通，直到S₁重新導(dǎo)通。

從以上分析可以知道，經(jīng)過(guò)整流橋后的輸入電流i_in是一個(gè)三角波，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)平均輸入電流I_in(avg)可表示為

I_in(avg)=D²T_s（2）

式中：T_s為變換器的開(kāi)關(guān)周期；

D為占空比。

2）當(dāng)PFC單元工作于boost電感狀態(tài)時(shí)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，變換器也經(jīng)歷了三個(gè)工作狀態(tài)，主要電流波形如圖4所示。

圖4 Boost狀態(tài)電路中電流波形

狀態(tài)1[t₀，t₁]S₁導(dǎo)通，D₅和D₈導(dǎo)通，D₆，D₇反向關(guān)斷，工作過(guò)程與上述的狀態(tài)1相同。

狀態(tài)2[t₁，t₂]在t₁時(shí)刻，S₁關(guān)斷。D₈關(guān)斷，D₉續(xù)流導(dǎo)通。D₅，D₇關(guān)斷。此時(shí)D₆導(dǎo)通，V_in和L₁通過(guò)D₆給C₁充電，直到t₂時(shí)刻，L₁的能量完全釋放。

狀態(tài)3[t₂，t₃]在t₂時(shí)刻，D₆自然關(guān)斷。此時(shí)S₁，D₅，D₇，D₈也關(guān)斷，D₉續(xù)流導(dǎo)通，直到S₁重新導(dǎo)通。

當(dāng)狀態(tài)1結(jié)束時(shí)，電感L₁的電流為

i_in(t₁)=DT_s（3）

在狀態(tài)2期間有

vc1－=L1（4）

式中：D₂₁為[t₁，t₂]時(shí)間段續(xù)流的占空比。

在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，平均輸入電流I_in(avg)為

I_in(avg)=i_in(t1)(D＋D₂₁)=（5）

由式（2）及式（5）可知，無(wú)論flyboost＋boost單元處于反激變換器狀態(tài)或著boost電感狀態(tài)，變換器都能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖1建立了實(shí)驗(yàn)電路，設(shè)計(jì)參數(shù)為

輸入 AC 170～230V；

輸出 16V/7.5A；

頻率 120kHz；

電路主要參數(shù) L₁=54.02μH，n₁=4.75。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到波形如圖5所示。在滿載時(shí)變換器的功率因數(shù)達(dá)到0.976，中間儲(chǔ)能電容上的電壓自動(dòng)限制在380V。

(a)flyback＋boost單元處于反激變換器狀態(tài)時(shí)輸入電流波形