NCP1601型功率因数校正控制器的原理及应用
脚8(Vcc):电源电压,工作范围为9~18V。NCP1601A的启动门限是13.75V,而NCP1601B的启动门限是10.5V,二种器件的关闭门限Voc(off)均为9V。
3 NCP1601的DCM和CRM工作原理
PFC升压变换器的电感电流导通方式可分为3种类型,即连续导电模式(CCM)、不连续导电模式(DCM2)和临界电模式(CRM或BCM-Boundary Conduction Mode)。其中CCM适用于300~3000W较大功率的PFC,该电路的结构比较复杂;而DCM和CRM则适用于75~300W的中低功率PFC,其电路结构相对比较简单。
CCM工作除了AC正弦电压跨零外,在任何时刻,升压电感电流都不为零。这种固定频率平均电流模式CCM控制方案的开关周期保持不变,但占空比是变化的。NCP1601的内部结构及外部元件连接如图2所示。
CRM的特别是开关频率变化,且在正弦电压过零时频率最高,在正弦电压峰值处的开关频率最低。一旦升压电感器中的电流除为零,新的开关周期便接着大功率电感贴片电感器开始而不存在电流死区。CRM的缺点是在正弦波过零附过的开关频率相当高,EMI比较严重。这使是可限制最大电流应力并可以用小尺寸和廉价的MOSFET升压二极管和升压电感器。
DCM的特点是开关频率固定,且在二个开关周期之间的电感电流存在死区。其主要优点是能够限制最大开关频率,使前端EMI滤波器设计简单化。但是,在同样的平均输入电流下,DCM需要较高的峰值电感电流,因而需要选用放大的功率器件。
创新的NCP1601B型PFC控制器可在CRM和DCM二种模式下工作,并且不会引起功率因数退化,其电流波形如图3所示。
图4
4 典型应用电路及测试数据
基于NCP1601B的130W PFC升压预调节器电路如图4所示。该PFC升压变换器的AC输入电压可从90Vac到260Vac。在230Vac的输入电压下,其输出电压Vout=391V,功率因数(PF)为0.973,总电流谐波失真THD=9%,效率η=96.4%。在输入Vin=90~180Vac时,PF≥0.99,THD≤6%,可达到超低THD水平。表1所列是90~250Vac输入电压下的测试结果。
表1 测试数据
Vin(Vca电感生产厂家) | Pin(W) | Vout(V) | Iout(mA) | PF | THD(%) | η(%) |
90 | 143.4 | 327大功率电感贴片电感器 | 400 | 0.998 | 4 | 91.2 |
110 | 161.1 | 373 | 400塑封电感器 | 0.997 | 6 | 92.6 |
130 | 160.5 | 378 | 400 | 0.996 | 6 | 94.2 |
150 | 160.9 | 382 | 400 | 0.993 | 线圈电感7 | 95.0 |
180 | 161.6 | 386 | 400 | 0.990 | 6 | 95.5 |
190 | 161.7 | 387 | 400 | 0.986 | 8 | 95.7 |
210 | 162.0 | 389 | 400 | 平面变压器厂家 | 平面电感厂家