一種新型單級功率因數(shù)校正（PFC）變換器

狀態(tài)1[t₀，t₁]S₁導通，D₅導通，D₆，D₇反向關(guān)斷，流過L₁的電流線性增加。同時D₈導通，C₁的能量通過T₂釋放。流過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時刻，S₁關(guān)斷，D₈關(guān)斷，D₉續(xù)流導通。D₅關(guān)斷，D₆也關(guān)斷。此時D₇導通，儲存在T₁上的能量傳遞到輸出端，直到t₂時刻，T₁的能量完全釋放。

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

從以上分析可以知道，經(jīng)過整流橋后的輸入電流i_in是一個三角波，在一個開關(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為變換器的開關(guān)周期；

D為占空比。

2）當PFC單元工作于boost電感狀態(tài)時，在一個開關(guān)周期內(nèi)，變換器也經(jīng)歷了三個工作狀態(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導通，D₅和D₈導通，D₆，D₇反向關(guān)斷，工作過程與上述的狀態(tài)1相同。

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

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

當狀態(tài)1結(jié)束時，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]時間段續(xù)流的占空比。

在一個開關(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)，變換器都能實現(xiàn)功率因數(shù)校正。

3 實驗結(jié)果

根據(jù)圖1建立了實驗電路，設計參數(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。

通過實驗得到波形如圖5所示。在滿載時變換器的功率因數(shù)達到0.976，中間儲能電容上的電壓自動限制在380V。

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