單級PFC目前是熱門應用,但必須認識到它存在的問題,雖然他把PFC和反激電源結合在一起,但應用起來卻要面對安規問題,大家可以把這些電源的恒流恒部分的VCC短路到地,光耦兩腳短路會出現什么現象?利用PWM電源制作恒流LED驅動應是當前最多應用才對,低紋波,完善的多重保護,LED驅動電源才能經得起考驗。以上是我個人心得,請盡多指正。
由于LED光源的環保和低功率應用可以替代現有的白熾燈和熒光類節能燈及后來發展的三基色,CCFL,而使LED驅動電源面臨前所未有的發展機遇。但現在所有安規和客戶均要求在電源上添加PFC功能,以滿足節能需求。
其實PFC除了校正了電流波形外,還使初級使用電流實際值下降,在相同功率的用電器上,使用PFC后會使用電電流減少,從而使電表度數相應減少即減少耗能。
單級PFC的出現使原來使用在只有在75W以上開關電源中前端的PFC校正電路成為熱門應用,單級PFC電路實際由兩套電路合成的,前級是單純的PFC校正電路,主要方式是取電路前端的電壓信號和電流信號進行比較,由錯誤乘法器來校正比較中出現的錯位部分。
后級就是降壓部分,通過變壓器的初次級的圈數比使電壓下降至所需電壓,而變壓器初級主繞組相當于PFC電感,隔離后的光耦實際上是調整PIN1的電位,輸出部分肖特特基或者快恢復二極管實際上相當于PFC電路的整流二極管(我們常用的MUR460),這就是單極PFC輸出電流大以后肖特特基或者快恢復二極管損耗變大的原因,必須用填硅膠方式來使其損耗變小。后極控制部分實際上就是對輸出電壓和電流進行調整的電路,LM358/AP4310/101AC恒流恒壓,限壓恒流是目前應用最多的方式。
上圖中是一款L6562D帶DIMMING調光的電路圖,我們來剖析電路:
輸入MEF電容是PFC電路壓取樣,阻容吸收回路,VCC供電電路,L6562D電路,光耦調制PIN1電路,MOS管電路。這些電路與次級的光耦,整流的二極體電路為PFC電路的主體部分,其中任何一個電路故障PFC電路不工作或者工作不正常。
這個電路唯一的功能就是次級短路保護非常靈敏。大家可以看到我們常用的OCP,OVP,OPP保護在這里沒有表現出來,如果安規測試中短路次級光耦,恒流IC相臨兩腳即恒流恒壓失效,這個電路中電壓電流會升高,輸出電容超過額定電壓會起爆,FAIL。安規安全上存在巨大漏洞,當然可以通過在MOS管S腳取樣,比較后去控制PIN1使PFC電路在可控范圍內不至于電壓電流失控。而我看到眾多工程師照抄ST公司的電路,使很多的LED電源處在危險中。
其實PWM電路這么多年已日趨走向成熟,IC內部集成OCP,OVP,OPP功能,已經完善得無可挑剔,PFC做前級是可以解決10-60W間PFC問題。
下面我來揭露一下單級PFC的很多問題:
1.前級PFC電路THD很容易做到10%左右,而單級PFC只能做到25%左右。
2.浪涌雷擊安規問題:前級PFC后有大電容吸收能量,而單級PFC初級卻赤裸裸的暴露在電網中,一般做到2KV至少需要兩級壓敏電阻,目前很多這種電源1KV已很不錯了。
3.過流過壓過功率保護問題:單級PFC的IC是一個解決電流失真調制THD的電路,不可能內置這些功能,不過我在網上看到有部分IC廠商已意識到這個問題,已在IC內盡可能集成這些功能,但還沒有經市場檢驗。不過可以通過限制PIN電平也可以解決這個問題。
4.單級工作頻率高,而且屬于調頻方式,工作在80-150Khz間,這是我目前測到的,,解決EMI問題難解決,這是很多工程師報怨單級PFC頭疼的原因。
5.后級恒流問題:目前大家用的后級大部分是LM358,AP4310,TSM101AC或者類似的IC作比較器,單級PFC的紋波是高達3-10V的100Hz波,當初設計這些比較器時沒有考慮到我們會用這么高紋波的VCC供電,輸入輸出端口,這樣會引起比較器誤讀,有時比較器會失效。上這個網站:http://cn.inventronics-co.com/英飛特紋波描述得非常詳細。
6.關于紋波電壓問題:上面已經講了,但是會引起紋波電流,而且很大,這樣的話在驅動LED時紋波電壓會由于LED整流的特性增加驅動LED的電流,不過很小50mA以內。
單級PFC電路本身存在的問題決定了大多數朋友們的電源沒有經過安規檢驗,明緯和英飛特也相繼研發了單級PFC電路,他們也和我們一樣遇到同樣的問題。但是這些問題是可以解決的。但我建議大家不要盲從,要清醒得認識到這些問題。以上不知道總結得對不對,還請同行們拋磚。