在開關(guān)電子元件調(diào)整器范疇 ,任何使輸入電網(wǎng)電流為非正弦 ,或即便是正弦波但和正弦輸入電壓 不同相位 ,或使輸入電流具有諧波的電路構(gòu)造都會降低功率因數(shù)從而產(chǎn)生功率損耗 。本章引見的功率因數(shù)校正電路 ,能使輸入端的電網(wǎng)電流正弦化井和輸入電網(wǎng)電壓同相 位,而且能消弭諧波 。由于橋式整流器后加電容濾波使輸入端的電網(wǎng)電流嚴重畸變 ( 圖 15.2 C c) ) ,所以這些技術(shù)對電網(wǎng)供電的開關(guān)電源是十分有用且必需實行的 。由圖 15.2 ( a) 和圖 15.2 C b ) 可知,假如沒有濾波電容 Co 并且負載是純電阻 ,那么電壓凡 將是正弦半波 ABXCDYEF 。從整流器整流出來的電流也有相同的正弦半波 ,且從輸入端 吸收的電網(wǎng)電流也是正弦波并且和正弦輸入電壓同相位 ,功率因數(shù)為 1。假如輸入電壓和電 流的有效值為川 和 Ii ’ 則輸入和輸出負載功率可表示為只( 當(dāng)然,像 ABXCDYEF ( 圖 15.2 C b )這樣的正強半波輸出電壓是不能承受的 。PWM控制芯片整流器 的唯一目的是將輸入交流電壓變換成紋波盡可能小的直流電壓 ,正由于如此 ,才接入濾波電 容 Co 來產(chǎn)生波形 ABCDEF 。這樣能夠產(chǎn)生較高的直流重量 ( 在 B 和 C 或 D 和 E 的中間) 和 較低的 B-C 或 C D 的峰一峰值紋波。如今 ,在 B 和 C 或 D 和 E 之間,一切整流器都被反偏,沒有電網(wǎng)電流流過 ,負載電流由電容 Co 提供。在 A、C 和 E 時辰,上升的輸入電壓給整流器提供正向偏置電壓 ,電網(wǎng)電流流過負載并給電容充電補償其單獨給負載供電時損失的電 荷。
負載為 C。時, 電網(wǎng)輸入電流
圖 15.2 C a ) 和 C b ) 輸入橋式整流器后面接電容濾波器和不接電容濾波器的電壓波形 。C c) 銜接電容 C。時的輸入電網(wǎng)電流波形銜接濾波電容時 的電網(wǎng)電流波形如圖 15.2 ( c) 所示,它是輸入電壓的每個正弦半波前端 的一系列電流窄脈沖 。濾波電容越大 ,輸入電流的脈沖寬度越窄 ,峰值越高 ,有效值越大 , 上升和F降得更快。PWM控制芯片功率因數(shù)校正的目 的就是要消弭這些窄而陡的 電網(wǎng)電流脈沖。這些陡的電流會惹起頻射干擾 ( RFD 問題,更嚴重的是 ,它的有效值比所需的負載輸出功率值要大 ,這不只會形成 輸入發(fā)電機溫升過高 ,還會使濾波電容的溫升進步并降低其牢靠性 。功率因數(shù)校正能夠去掉橋式整流器后接的大濾 波電容 Co ,從而保證整流器輸出電壓按正 弦半波曲線上升和降落 ,接著功率因數(shù)校正電路將正弦半波輸入電壓轉(zhuǎn)換成恒定的直流輸出 電壓,并經(jīng)過監(jiān)控輸入電網(wǎng)電流使其成為正弦波并與瞬時輸入網(wǎng)壓成比例 。這能夠用脈寬調(diào) 制的 boost 變換器 (1.4 節(jié)) 來完成。在整個正強半波時間里,boost 變換器的導(dǎo)通時間由 PWM 控制芯片來控制 ,使輸入電流變?yōu)檎也?,得到輸出比輸入正弦電壓幅值高的穩(wěn)定的直流電 壓。
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