基于Flyboost模塊的新型單級功率因數(shù)校正變換器

圖3帶Flyboost模塊的單級PFC變換器

圖4Flyboost模塊兩種工作狀態(tài)示意圖

(a)兩種工作狀態(tài)

(b)反激變壓器狀態(tài)(c)Boost電感狀態(tài)

在這種狀態(tài)時，經(jīng)過整流橋后的輸入電iin流是一個直角三角波，如圖4所示。平均輸入電流可表示為Iin(avg)=·D2·Ts(11)

式中：L1為T1初級繞組的電感值。

2）Boost電感狀態(tài)當|Vin(t)|>(Vc1－nVo)時，T1相當于一個Boost電感。在一個開關(guān)周期內(nèi)，當S1開通時，L1經(jīng)D5充電儲能；當S1關(guān)斷時，由于|Vin(t)|>(Vc1－nVo)，D6導通，儲存在L1上的能量向C1放電，其工作方式與一般的Boost電感型單級PFC變換器一樣。

在這種狀態(tài)時，平均輸入電流可表示為Iin(avg)=（12）

由式（11）（12）可知，無論Flyboost模塊處于反激變壓器狀態(tài)或者Boost電感狀態(tài)，變換器都能實現(xiàn)功率因數(shù)校正。

另外，這種新型的單級PFC變換器還具有一般單級PFC變換器所沒有的優(yōu)點：

1）高效率因為當Flyboost模塊工作在反激變壓器狀態(tài)時，相當于一個無損電阻，所以會獲得比一般單級PFC變換器高的效率；

2）自動限制中間儲能電容C1上的電壓因為，當Flyboost模塊處于反激變壓器狀態(tài)時，反激變壓器副邊反饋到原邊的電壓加上輸入電壓之和為（|Vin(t)|＋Vo·n），只有當它大于Vc1時，C1才會被充電，此時Flyboost模塊進入Boost電感狀態(tài)，所以，C1的電壓最終被箝位在(Vin(peak)＋Vo·n)；

3）輸出電流紋波很小如前所述，普通的反激變壓器PFC模塊得到的輸出電流含有很大的二倍工頻紋波，但是，在這種新型變換器中，變換器的輸出由Flyboost模塊和DC/DC級的正激變換器共同調(diào)節(jié)，可以獲得穩(wěn)定的低紋波輸出。

5實驗結(jié)果

根據(jù)圖3建立了單級PFC變換器實驗電路，設計參數(shù)為：AC輸入170～230V；DC輸出16V/7.5A；開關(guān)頻率120kHz；L1=54.02μH；n=4.75。Flyboost模塊兩種工作狀態(tài)的電流波形如圖5（a）所示。在兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中，由于副邊電壓的反饋作用，C1的電壓自動箝位在Vin(peak)＋Vo·n。實驗證明，當輸入為AC220V時，C1的電壓箝位在387V（220×＋16×4.75=387）。

當Flyboost模塊處于反激變換器狀態(tài)時，可以實現(xiàn)功率的直接變換，所以變換器具有較高的效率，實驗證明，變換器滿載時效率達到了82.06％。