一種新穎的功率因數校正芯片的研究

摘要：介紹了一種新穎的功率因數校正（PFC）芯片。它的主要特點是提高了輕載時的功率因數和改善了電路的動態性能。實驗表明：這種新穎的PFC控制芯片實現了這些功能。

關鍵詞：功率因數校正；動態性能；電流補償

0 引言

隨著電力質量標準的貫徹執行，功率因數校正（PFC）技術已成為電力電子領域中的研究熱點，PFC變換器已越來越多地應用于開關電源、變頻調速器和熒光燈交流電子鎮流器中。近幾年來，隨著PFC技術的發展，PFC控制芯片也有了很大的發展。根據電路的工作模式，PFC控制芯片可以分成3類：

1）電流斷續的控制芯片；

2）電流臨界連續的控制芯片；

3）電流連續的控制芯片。

本文介紹了一種新穎的電流連續的控制芯片NCP1650，它改善了PFC電路的動態性能，并且嚴格控制了PFC電路最大輸出功率，同時它還提高了輕載下的功率因數。本文以這種新穎的控制芯片制作了一個100W的PFC電路原理樣機，對芯片進行了分析，最后給出了實驗波形。

1 NCP1650功能介紹

NCP1650采用16腳SOP封裝，引腳配置如圖1所示，表1給出了引腳功能。它是一種平均電流模式的控制芯片，它可以應用在電流斷續和電流連續模式的PFC電路中。因為其內部使用了精確的元件，電路的輸出功率和電流都可以精確限制，所以對于相同功率等級的PFC電路來說，可以使電路中的功率器件的等級達到最小。

圖1 NCP1650引腳排列

NCP1650具有軟啟動，輸出過壓保護，瞬時電流限制，輸入低壓保護，輸出最大功率限制等功能。

表1 NCP引腳功能表

1.1 電流補償功能

對于輸出功率范圍寬的PFC電路來說，在輕載時的功率因數都受到不同程度的限制，但是在工業領域對電路的功率因數有嚴格的要求，因此大家越來越關注這個問題。NCP1650可以解決這個問題。

NCP1650會根據實際輸入電流的大小，給采樣電流信號一個相應的補償，這樣就可以提高輕載時的功率因數。圖2給出了電流補償器原理圖。芯片中的電流采樣補償器是一個具有微分輸入的寬范圍帶寬放大器。它由一個微分輸入級，一個高頻電流鏡像器和一個低頻鏡像器構成。其中低頻電流鏡像器有3個輸出端，分別給AC誤差放大器，功率乘法器和電流補償器。

圖2 電路采樣補償器