功率因素为1,就意味着输入负载等效为一个纯电阻,在开关电源中只有固定Ton的电路能够达到。
原理如下:
输入部分:
Ton的取值,Ton对应得占空比D必须要小于Vor/(Vin+Vor),所以Ton取4微秒,Toff取16微秒,周期20微秒,D为0.2。
对于DCM模式,某一个输入电压点的平均电流为:Iin=0.5*D*Ip,当D固定后,Ip就随着输入电压的变化而变化,这样从输入端看跟接一个电阻是一样的。
Iin=0.5*D*Vin*D/L*F=0.5*D*D*Vin/L/F
等效输入电阻R=Vin/Iin=L*F/0.5/D/D从式子可以看出等效输入电阻为常数。
输出部分:
输出电流:Io=0.5*n*Kt*Ip把n=Vor/VoVin*D=V0r*Kt和Ip代入得Io=0.5*Vin*Vin*D*D/Vo/F/L
从上式可以看出:输出电流也随输入电压的变化而变化。
由于输入是正弦波,对全波整流后的波形求平均值,可以得到输入电压的平均值=0.9*输入电压的有效值。
上表中由于角度取10度为间隔,算出平均值要小一些,伏时输入平均值为伏。
boy59[版主](师长):
断续模式在理论上功率因数就达不到1的,好像只有连续模式才可以。
楼主(排长):
固定D的电路,输入电流的包络线完全按照正弦规律变化,所以功率因素可以到1,且波形畸变最小。
boy59[版主](师长):
参考资料中的一段话(电路为断续模式Boost电路):
以前也做过相关仿真:
图1Boost电路连续模式PF无限接近1
图2Boost电路固定Ton断续模式PF=0.76
图3反激临界模式PF=0.68
楼主(排长):
是否可以辛苦你把这瓦的BoostPFC数据表中的电流包络线做个仿真图。
boy59[版主](师长):
输入V,输出V,电感uH,定频50KHz,定占空比0.22,Boost拓扑?仿真结果如下
上述条件输出功率Po=,输入总功率Pin=,功率因数Pf=0.73
上图为电流波形局部展开
输入电压Vin=,占空比Don=0.73,输出功率Po=78,输入总功率Pin=93,功率因数Pf=0.84
楼主(排长):
非常感谢!开关电源有多种工作模式,不同的工作模式在一个工频周期内的不同点位吸取的电流与该点的正弦规律是不一定相符的,所以开关电源的功率因素主要要考虑电流的畸变THD及在何点位开始吸取电流。
zz[实习版主](师长):
PF=1理论可行的
只要电流波形跟随着电压波形
楼主(排长):
正确,实际上PF=1也行,开关电源的输入端像接个灯泡一样。
有必要叙述一下现在数字功率因素表的原理:
数字功率因素表有2个测量点:1、当电压达到最大值时,测量一个电流Ium。(1图中的a点)2、测量电流的最大值Im。(1图中的b点)
Ium=Imcosφ功率因素PF=cosφ=Ium/Im
当电压达到最大值时,电流也达到最大值,图2,此时PF为1。
图3中,现在的BoostPFC电路中,往往是电压高时电流小,而电压低时电流大,从而骗过了功率因素表,其实电流波形已经发生畸变。
为了验证这个计算结果,找了一块IC,使它开启时间4微秒,关闭时间16微秒,周期20微秒。但的控制环路不适合做开关电源,然而在满载时控制环路不起作用,也可以用。
电路中:Q2在正常工作时不起作用,做一个电流的看门狗使用。Q3做一个简单的原边电压限制电路。Q1做芯片的启动电压调整管,正常工作时Q1不起作用。
在开关电源中,伏秒数相等是跟电压相关联与电流的值无关。所以这电路中,输入输出电流的大小跟电感有关,电感大输出小,电感小输出电流大,还有输入电压越高输出电流越大。
为保证在最高输入电压时,D不要小于0.2,所以最好固定负载输出。
电路FC特点:红圈1的电容不接,功率因素为0.99到1(0.99是启动电路的缘故)。接0.1/伏的电容,功率因素为0.98(接电容抬高了谷底电压的缘故,接电容对电流的包络线的平滑有好处)。
缺点:当输入电压最高点对应的Ip很大,所以要用较大的变压器来做,变压器利用率较低。
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