基于L6562的高功率因数boost电路的设计
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引言 Boost是一种升压电路,这种电路的优点是可以使输入电流连续,并且在整个输入电压的正弦周期都可以调制,因此可获得很高的功率因数;该电路的电感电流即为输入电流,因而容易调节;同时开关管门极驱动信号地与输出共地,故驱动简单;此外,由于输入电流连续,开关管的电流峰值较小,因此,对输入电压变化适应性强。 储能电感在Boost电路起着关键的作用。一般而言,其感量较大,匝数较多,阻抗较大,容易引起电感饱和,发热量增加,严重威胁产品的性能和寿 命。因此,对于储能电感的设计,是Boost电路的重点和难点之一。本文基于ST公司的L6562设计了一种Boost电路,并详细分析了磁性元器件的设计方法。 1 Boost电路的基本原理 Boost电路拓扑如图1所示。图中,当开关管T导通时,电流,IL流过电感线圈L,在电感线圈未饱和前,电流线性增加,电能以磁能的形式储存在电感线圈中,此时,电容Cout 放电为负载提供能量;而当开关管T关断时,由于线圈中的磁能将改变线圈L两端的电压VL卡及性,以保持其电流IL不突变。这样,线圈L转化的电压VL与电 源Vin串联,并以高于输出的电压向电容和负载供电,如图2所示是其电压和电流的关系图。图中,Vcont为功率开关MOSFET的控制信号,VI为MOFET两端的电压,ID为流过二极管D的电流。以电流,IL作为区分,Boost电路的工作模式可分为连续模式、断续模式和临界模式三种。 分析图2,可得: 式(2)即为Boost电路工作于连续模式和临界模式下的基本公式。 2 临界状态下的Boost-APFC电路设计 基于L6562的临界工作模式下的Boost-APFC电路的典型拓扑结构如图3所示,图4所示是其APFC工作原理波形图。 利用Boost电路实现高功率因数的原理是使输入电流跟随输入电压,并获得期望的输出电压。因此,控制电路所需的参量包括即时输入电压、输入电 流及输出电压。乘法器连接输入电流控制部分和输出电压控制部分,输出正弦信号。当输出电压偏离期望值,如输出电压跌落时,电压控制环节的输出电压增加,使 乘法器的输出也相应增加,从而使输入电流有效值也相应增加,以提供足够的能量。在此类控制模型中,输入电流的有效值由输出电压控制环节实现调制,而输入电 流控制环节使输入电流保持正弦规律变化,从而跟踪输入电压。本文在基于此类控制模型下,采用ST公司的L6562作为控制芯片,给出了Boost-APFC电路的设计方法。 L6562的引脚功能如下:
另外,在电路设计时,稳压管D2应选用15 V稳压管,电容C2应选用10μF的电解电容;二极管D5应选用快恢复二极管(如1N4148);电阻R3应选用几百千欧的电阻。 图5给出了由L6562构成的APFC电源的实际电路图。图中,输入交流电经整流桥整流后变换为脉动直流,作为Boost电路的输入;电容C4 用以滤除电感电流中的高频信号,降低输入电流的谐波含量;电阻R1和R2构成电阻分压网络,用以确定输入电压的波形与相位,电容C10用以虑除3号引脚的 高频干扰信号;Boost电感L的一个副边绕组,一方面通过电阻R7将电感电流过零信号传递到芯片的5脚,另一方面作为芯片正常工作时的电源;芯片驱动信 号通过电阻R8和R9连到MOS管的门极;电阻R11作为电感电流检测电阻,用以采样电感电流的上升沿(MOS管电流),该电阻一端接于系统地,另一端同 时接在MOS管的源极,同时经电阻R10接至芯片的4脚;电阻R5和R6构成电阻分压网络,同时形成输出电压的负反馈回路;电容C9连接于芯片1、2脚之 间,以组成电压环的补偿网络;电阻R4,电容C6,二极管D5,稳压管D6和Boost电感的副边则共同构成芯片电源。 来源:EDN CHINA |
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