[組圖]MC34262系列PFC控制芯片的應用研究

南昌航空工業(yè)學院電子系 趙珂   蘇達義（南昌330034）

摘要：介紹了MC34262系列PFC控制芯片的性能和特點,著重研究在APFC應用中如何進行電路元件參數(shù)的設計,同時分析了在實驗中易出現(xiàn)故障的解決方案。

1引言

　　傳統(tǒng)的從220V交流電網(wǎng)通過非控整流獲取直流電壓,在電力電子技術及電子儀器儀表中獲得了廣泛的應用。但這種非控整流使得輸入電流波形發(fā)生嚴重畸變,并呈脈沖狀。這樣,一方面對電網(wǎng)造成嚴重污染,干擾其他電子設備的正常工作;另一方面大大降低了輸入電路的功率因數(shù),如在中、大型非控整流設備中,輸入電路的功率因數(shù)大致在0.5～0.7左右,有的甚至更低。因此,必須采取有效的技術措施來減少輸入電流波形的畸變,提高輸入電路的功率因數(shù)。

　　提高功率因數(shù)的方法概括為兩大類型：一類是無源功率因數(shù)校正法,它主要是通過電路設計來擴大輸入電流的導通角;也可以采用高頻補償?shù)姆椒▉硖岣咻斎腚娏鞯膶ń?另一類是有源功率因數(shù)校正法,它是通過在電網(wǎng)和電源裝置之間串聯(lián)插入功率因數(shù)校正裝置,其中單相BOOST電路因具有效率高、電路簡單、成本低等優(yōu)點而得到廣泛應用,并稱之為有源功率因數(shù)校正（APFC）電路。在有源功率因數(shù)校正控制芯片中,其種類繁多,有峰值電流控制法、平均值電流控制法等。本文著重討論MOTOROLA公司生產(chǎn)的一種新型高性能、零電流控制模式的功率因數(shù)校正控制芯片MC34262（MC33262）,同時分析它在功率因素校正電路應用中的設計要點及實驗結(jié)果。

圖1MC34262系列PFC控制芯片內(nèi)部結(jié)構框圖

圖2有源功率因數(shù)校正電路框圖

圖3電流控制波形圖

圖4MC34262系列控制芯片在APFC中的實際應用

　　MC34262系列PFC控制芯片為8腳雙列直插塑封（亦有表面貼裝封裝）器件,內(nèi)部含有自起動定時器、正交倍增器、零電流檢測器、圖騰柱驅(qū)動輸出（0.5A）以及過壓、欠壓和過流等保護電路,具體內(nèi)部結(jié)構框圖見圖1。

　　MC34262系列PFC控制芯片的最大特點是采用零電流導通模式控制,圖2所示即為采用MC34262系列PFC控制芯片構成的有源功率因數(shù)校正電路框圖。

　　圖中,開關Q1的通、斷受控于MC34262中零電流檢測器,當零電流檢測器中的電流降為零時（即續(xù)流二極管D1中的電流降為零時）,Q1導通,此時電感L開始儲能,電流控制波形見圖3所示。這種零電流控制模式的突出優(yōu)點是：

　　（1）由于儲能電感中的電流為零時,Q1才能導通,這樣就大大減小了開關的應力和損耗,同時對二極管的恢復時間沒有嚴格的要求,因此選用普通的快恢復二極管即可滿足設計要求;另一方面免除了由于二極管恢復時間過長引起的開關管損耗,也就大大增加了開關管的可靠性。

　?。?）由于開關管的驅(qū)動脈沖間無死區(qū),所以輸入電流是連續(xù)的并呈正弦波,這樣大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)。

　　另外,由MC34262系列有源功率因數(shù)校正控制器構成的功率因數(shù)校正電路結(jié)構簡單,外圍電路元器件少,這就大大縮小了電路的體積,降低了系統(tǒng)的成本,提高了系統(tǒng)的可靠性。

3MC34262系列PFC控制芯片應用在APFC電路中的設計要點　　MC34262系列PFC控制芯片在APFC電路中的實際應用電路如圖4所示,該系統(tǒng)的主要技術要求為：

　　（1）輸入電網(wǎng)電壓范圍AC90V～265V

　?。?）輸出直流電壓DC400V

　　（3）輸出功率500W

　　根據(jù)上述要求,先計算出APFC電路的主要元件參數(shù)。

31電感L中的峰值電流ILPILP=(1)　　式中PO——要求的輸出功率500W

　　η——變換器的效率取0.92

　　VAC（L）——最低的電網(wǎng)輸入電壓90V

　　則：ILP=≈17A（2）

　　考慮到開關管的耐壓應降額75％使用,若升壓變換器的輸出電壓為400V,則應選用耐壓至少為500V的開關管,電流的選取應大于峰值電感電流。

32電感LL=T(3)

　　式中：T——開關脈沖周期。當輸入電網(wǎng)電壓的范圍為：AC90V～265V時,T的取值為40μs。此時：L=≈200μH(4)

33R1及R2的計算　　VO≈Vref(5)

　　式中：Vref——芯片內(nèi)部提供的基準電壓,取值為2.5V,根據(jù)式（5）：（6）

　　令R2=1.8MΩ,則R1=11kΩ

34過流電阻R7的計算

　　當輸入電網(wǎng)電壓的范圍為AC90V～265V時,令電流取樣電壓VCS=1V且必須小于1.4V,此時：

　　VCS=R7ILP（7）　　則(8)

　　取R7=0.062Ω/3W

35R3及R5的計算

　　令倍增器的輸入電壓VM=3V　　則：(9)

　　式中VAC（H）——電網(wǎng)的最高輸入電壓265V

　　由式（9）：(10)

　　令R5=1.2MΩ,則R3=10kΩ

4MC34262系列PFC控制芯片在APFC電路中易出現(xiàn)的故障與處理

　　MC34262系列PFC控制芯片在APFC電路中最常見的故障是不易起動和過流保護電路易受干擾。

　　不易起動的原因是：由于誤差放大器具有高輸出阻抗特性,易受外界干擾。在控制系統(tǒng)正常工作時,2腳上的電壓接近于倍增器的閾值電壓（約為2V）。若超過2V,則自動切斷輸出驅(qū)動信號。所以為確保系統(tǒng)可靠工作,在2腳和6腳之間接入一個容量較小的補償電容。

　　過流保護電路易受干擾的原因是：由于過流保護取樣電阻R7上有較強的干擾電流流過時,過流比較器易觸發(fā)翻轉(zhuǎn),造成誤觸發(fā)。為克服過流比較器的誤動作,可在R7與4腳之間增加RC濾波電路,通常RC濾波電路的時間常數(shù)取為200ms。

5結(jié)語

　　本實驗樣機采用MC34262PFC控制芯片設計了一個500W的功率因數(shù)校正電路,由于系統(tǒng)采用零電流控制模式,故大大減小了開關的應力和損耗,同時對續(xù)流二極管的選取也沒有嚴格的要求。此外,該系統(tǒng)電路結(jié)構簡單,體積小,工作穩(wěn)定可靠,在中功率APFC電路中有著廣泛的應用前景。