摘要:本文介紹siemens公司提出的開關(guān)電源集成控制器tda16846無源功率因數(shù)校正(pfc)電路原理及其在電視機(jī)開關(guān)電源中的應(yīng)用。功率因數(shù)的改善是基于一個特殊的由電感,電容及二極管組成的充電泵電路,該電路在功率管的高壓端兼起吸收緩沖作用,因此它具有輸入諧波電流分量小,pf值高以及emi小、電路簡單、成本低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。這為電視機(jī)廠家提供了一個高效價廉的解決電源諧波問題的新方案。 關(guān)鍵詞:開關(guān)電源功率因數(shù)校正 一、引言 眾所周知,目前電視機(jī)和大部分通用電器都廣泛地從交流電網(wǎng)中提取電能經(jīng)整流后變成直流電供全機(jī)使用,ac電源經(jīng)橋式整流后常接一個濾波平整電容。由于該電容的存在,使整流臂的導(dǎo)通時間小于半個周期,因而做成輸入電源電壓是正弦形,而輸入電流卻是正負(fù)交替的脈沖形。后者導(dǎo)致大量電流諧波特別是三次諧波的產(chǎn)生,這既構(gòu)成對電網(wǎng)效能的干擾和損害,又降低了本機(jī)功率因數(shù),為此，我國跟歐美各國一樣，已于去年12月1日起正式實(shí)施限制功耗大于75w的通用電器產(chǎn)品輸入諧波電流的新規(guī)定。面對這種新情況,當(dāng)前各電器廠家都必須考慮更新產(chǎn)品中的電源設(shè)備,尤其是對25英寸以上的彩色電視機(jī),過去國內(nèi)產(chǎn)品絕大部分都沒有安裝pfc電路,其pf值一般在0.55～0.65之間,輸入電流諧波分量往往超出國家限定的標(biāo)準(zhǔn),因此改進(jìn)電源電路,增加pfc功能以便降低電視機(jī)的輸入電流諧波分量是各廠家的當(dāng)務(wù)之急。 本文介紹由siemens公司推出的與開關(guān)電源集成控制器tda16846配合使用的一個無源功率因數(shù)校正(pfc)電路,該電路能將電源pf值提高到0.9以上,與有源pfc電路相比,它明顯地具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低,可靠性高,和emi小等優(yōu)點(diǎn),因此對電視機(jī)廠家來說,不失為一個有效的解決電源諧波問題的可行方案。 二、無源pfc電路工作原理介紹 圖1示出一個不含pfc的標(biāo)準(zhǔn)型電源電路的輸入電壓vm和輸入電流im波形,im只在vm為正最大和負(fù)最大的一小段時間內(nèi)流通,在這些時間以外,im為零。這是因?yàn)榇藭r的正弦電壓輸入值小于瀘波電容上的電壓,導(dǎo)致整流二極管不導(dǎo)通的緣故。圖1標(biāo)準(zhǔn)型電源中的輸入電壓和電流 為了在圖1中獲得一個形似imp的電流,我們引入充電泵的概念,即它的作用就是能夠讓輸入電流從低壓端流向高壓端。圖2示出一個簡單的充電泵電路。圖中電容c1受直流電壓v1充電,電容c2則受直流電壓v2充電。v1小于v2,在v1和v2之間的充電泵電路是由二個二極管d1和d2以及電容c3組成,電容c3相對于c1和c2都較小,從電壓源v3進(jìn)來的脈沖通過電容c3后加到d1和d2的連結(jié)點(diǎn)上。如果脈沖v3的幅度大于差值(v2－v1),那么就有圖2充電泵電路圖3rcd緩沖電路點(diǎn)擊此處查看全部新聞圖片圖4pfc充電泵電路 可能讓電流i1從較低的v1流向較高的v2。在每一周期內(nèi)通過電容c3上的電荷q3為: q3=c3×(v3－(v2－v1)) =c3×(v3＋v1－v2) 假設(shè)v3的脈沖頻率為f3,則充電泵的電流i1為: i1=c3×f3×(v3－v2＋v1) 如果電壓v1不是dc電壓而是一個已整流的脈動電壓,并且如果v3=v2,則由上式可知電流i1會是一個正弦波。圖3示出基于tda16846的反激式標(biāo)準(zhǔn)型開關(guān)電源電路,它含有一個常規(guī)的rcd緩沖電路用以消除開關(guān)管t漏極上的電壓過沖。其實(shí)這個rcd緩沖電路完全可以用在圖4中示出的一個由電感l(wèi),電容c及二極管d組成的充電泵電路所代替。這個充電泵電路是插入在橋式整流器（br）,初級電容cp的正極和開關(guān)晶體管t漏極之間。現(xiàn)在br代替了圖2中的二極管d1，電感l(wèi)的放入是為了避免功率管t導(dǎo)通后從vmr產(chǎn)生大幅度電流脈沖對電容c充電。圖2中的脈沖電壓源v3現(xiàn)在由開關(guān)管漏極電壓vt代替。由于充電泵電路不僅具有pfc功能而且兼有緩沖器功能,因此圖3中的rcd緩沖電路不再需要。 這個充電泵可以阻止開關(guān)變壓器由充磁突變?yōu)橄诺倪^程中，由于ip的不連續(xù)而對電視機(jī)圖象產(chǎn)生的低頻干擾。因?yàn)楫?dāng)開關(guān)管截止，變壓器的消磁過程開始時，二極管d導(dǎo)通，ip可通過ipc形成一個lc振蕩回路，保持了lp流通瞬時的連續(xù)性，這使得所生成的寄生干擾信號在頻率和幅值上都大為下降，而且由于沒有電阻成分參與，所以原則上不會損失能量．相比于原有的rcd緩沖器，其電源的轉(zhuǎn)換效率將有所提高。圖5從工作波形上詳細(xì)地描述了pfc充電泵電路的原理和功能。假定輸入ac電壓為230v，在t0時刻開關(guān)管t受tda16846的控制而導(dǎo)通。漏極電壓vt由約600v跳降到零伏。由于初級電感l(wèi)p的存在，初級電流lp開始直線性上升。vt的跳變同時通過電容c傳送到l和d之間的連接點(diǎn)上（見圖4），所以電壓vp從400v降到近似－200v。由于負(fù)的vp電壓，流過扼流圈l上的電流il會逐步上升。并向電容c充電，這使vp在t0、t1期間有類似形狀的少許爬升。這時二極管d是截止的,id=0。 當(dāng)開關(guān)變壓器和扼流圈l的充磁階段在t1時刻完成之后