NCP1631控制交錯(cuò)并聯(lián)功率因數(shù)校正器的研制

張友軍+徐偉++季重陽

摘 要： 采用PFC控制芯片NCP1631設(shè)計(jì)了一款工作在全電壓輸入范圍下的交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路。詳細(xì)分析并討論了NCP1631芯片的特點(diǎn)以及PFC變換器的設(shè)計(jì)參數(shù)等，最終研制了一臺(tái)500 W交錯(cuò)并聯(lián)BOOST型PFC變換器樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用NCP1631的交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路，在寬輸入電壓范圍內(nèi)具有良好的功率因數(shù)校正效果。

關(guān)鍵詞： 功率因數(shù)校正； 交錯(cuò)并聯(lián)； NCP1631； BOOST型

中圖分類號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）23?0141?03

Development of interleaving power factor corrector based on NCP1631

ZHANG Youjun， XU Wei， JI Chongyang， CHEN Ke

（School of Mechanical and Electric Engineering， Soochow University， Suzhou 215021， China）

Abstract：An interleaving PFC （power factor correction） circuit working at the input voltage range was designed based on PFC control chip NCP1631. The features of NCP1631 chip and design parameters of PFC convertor are analyzed and discussed in detail. A prototype of 500 W interleaving BOOST?type PFC convertor was developed. The experimental results show that the interleaving PFC circuit with NCP1631 has good PFC effect within a wide input voltage range.

Keywords： power factor correction； interleaving； NCP1631； BOOST?type

0 引 言

隨著單相臨界導(dǎo)通模式（CRM）下BOOST型PFC技術(shù)的成熟和功率等級(jí)的進(jìn)一步提高，以及在一些對(duì)體積有嚴(yán)格要求的應(yīng)用設(shè)備中，原有的CRM PFC電路已難以滿足需要。因此PFC變換器常常采用并聯(lián)形式來增加功率等級(jí)，減小輸入電流的紋波，降低開關(guān)損耗，以提高變換器的效率。

對(duì)于目前CRM交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路多采用兩種方案：

（1） 主從方案，即主從支路自由工作，且從支路以180°相位跟隨主支路工作，其難點(diǎn)在于維持CRM工作（沒有死區(qū)時(shí)間）；

（2） 交互相位方案，即每個(gè)相位工作模式相同且兩個(gè)相位交互作用，設(shè)定相移180°，難點(diǎn)在于保持恰當(dāng)?shù)南嘁?，若某個(gè)相位的導(dǎo)通時(shí)間發(fā)生擾動(dòng)，則可能減弱180°的相移。

本文NCP1631芯片采用交互相位方案，其內(nèi)置振蕩器充當(dāng)電路的時(shí)鐘產(chǎn)生器，管理相位異相工作，使兩個(gè)相位交互作用，且保持180°相移。NCP1631能提供一個(gè)“pfcOK”信號(hào)，用于啟動(dòng)/關(guān)閉下行轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，它還具有前饋功能，用于改善環(huán)路補(bǔ)償。此外，NCP1631芯片有過流保護(hù)（OCP）、浪涌電流檢測(cè)、過壓保護(hù)（OVP）以及欠壓保護(hù)（UVP）等保護(hù)措施。

1 NCP1631的特點(diǎn)及工作特性

1.1 芯片的特點(diǎn)

基于NCP1631交錯(cuò)并聯(lián)PFC應(yīng)用電路如圖1所示。其中NCP1631型PFC控制芯片采用16腳SOIC封裝，工作在頻率鉗位臨界導(dǎo)通模式（FCCRM），即可以工作在斷續(xù)模式（DCM），也可在臨界導(dǎo)通模式（CRM）下工作，且它兼有兩種工作模式的優(yōu)點(diǎn)。如在DCM時(shí)開關(guān)頻率是固定的，能夠限制電路的最大開關(guān)頻率，從而簡(jiǎn)化EMI濾波器的設(shè)計(jì)。而在CRM時(shí)可以限制電感，升壓二極管以及開關(guān)管中的最大電流，從而可以使用較為便宜且電流容量小的一些功率器材，不僅可以降低成本，而且有助于提高電路可靠性。此外，交錯(cuò)并聯(lián)的兩個(gè)支路組合起來像是一個(gè)連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM），減小輸入輸出電流的紋波。

電路工作在FCCRM時(shí)電感電流[iL]的波形如圖2所示。在[iL]的峰值附近，電路工作在CRM；在[iL]的過零點(diǎn)附近，則電路工作在DCM。

4 結(jié) 論

本文通過對(duì)NCP1631芯片理論分析給出升壓電感、開關(guān)器件的參數(shù)設(shè)計(jì)過程。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于NCP1631的交錯(cuò)并聯(lián)FCCRM PFC實(shí)驗(yàn)樣機(jī)在寬輸入電壓范圍內(nèi)具有良好的功率因數(shù)校正效果，很好地減少了輸入電流紋波，降低了EMI的設(shè)計(jì)難度，減小了電感磁芯尺寸，降低了成本，效率能夠達(dá)到使網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1等優(yōu)點(diǎn)。

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