1、一2一国外电子元器件1996年第11期1996年11月.新特器件应用PF系列功率毅和传泼钱正镇块边用西安通信学院韩占芬贾明军未亦强摘要2日本NEMIC-LAMBDA公司生产的PF系列功率因数和谐波校正模块，将功率电路和控制电路集成在一起，使用非常才便。本文详细介绍丁该摸块的内部结构、主要参数、引出端子的作用以及外围电路的设计才法，还介绍丁该模块的并联电路。关键词:IJ卒因数和谐波校正浪涌电流共模扼流圈1、功率因数和谐波校正基本原理开关电源具有体积小、重量轻、效率高等优点，近年来得到广泛应用。常规的开关电源输入端通常都采用电容负载全波整流电路，交流输入电压经整流后，直接加到滤波电容器两端。在交流
2、电源一个周期内，开关电源只有很短时间从交流电源吸取电流，输入脉冲电流的峰值很大，如图1所示，并含有非常高的谐波分量(三次谐波尤为突出)。由于输入电压为正弦波，不含有谐波分量，所以只有基波电流才能产生有功功率，这样就导致常规开关电源的功率因数很低。此外谐波电流还严重污染电网，干扰其他用电设备。为了提高功率因数并限制开关电源谐波电流对电网的污染，目前，开关电源中都加入了有源功率因数和谐波校正电路。有源功率因数校正的基本原理是:交流输入电压经全波整流后，变为直流电压，然后V, U VdV : 再进行直流一直流升压变换，通过适当的控制电路，使输入电流变为与输入电压同相位的正弦波电流，从而使功率因数接近
3、于1。PF系列功率因数和谐波校正模块有两种规格:PF500-360和PF1000-360。当额定输入电压为120V时，PF500-360的输出功率为500W.输出电压为360V;PF1000-360的输出功率为1000W.输出电压为360V。当额定输入电压为220V时，PF500-360的输出切率为750W.输出电压为360VoPF1000-360的输出功率为1500W.输出电压为360V。2、PF系列模块的内部结构和引出端功能PF系列功率因数和谐波校正模块的内部框图如图2所示。它由整流桥、升压电路、输出整流器、浪涌保护电路、输入电压取样和电流取样电路、热保护电路、输出电压取祥和过压保护电路、
4、U_ ;, 气!11飞ln 图1单相桥式整流电路的电压与电流波形PF系列功率因数和谐波校正模块应用一3一辅助电源、正常工作监控电路和控制电路等部分组成。各引出端的功能如下zAC (L):交流市电火线输入端;AC (N):交流市电中线输入端;十V:正输出端;一V:负输出端;AUX:辅助电源输出端，可对外部电路供电，最大输出电流为10mA.输出直流电压范围为12“20V。IOG:升压变换器工作监视端。升压变换器正常工作日才，IOG端为低电平。SG:信号地。在模块内，该端与负输出端-V相连。ENA:功率因数校正电路“接通“监视端。当PF模块输出电压高于350V时，ENA端输出低电平(该脚最大吸收电流
5、为5mA).表示PF模块工作正常。PC:并联工作控制端。一个模块的PC端与另一个模块的PC端直接相连，两个模块就可并联工作，最多允许五个同功率模块并联。R:外接浪涌限流电阻。在R端和十V端之间接入一只电阻，可以限制电源刚接通时的液涌电流。3、主要参数两种PF模块主要技术参数如表1所列。AC(L) AC(N) 4、实际应用电路4. 1基本应用电路PF系列模块基本应用电路如图3所示。交流市电经输入熔断器、输入滤波器和输入电容CCl)加到PF模块的输入端AC(L)和AC(N)，经功率因数和谐波校正后，从PF模块的输出端十V和一V输出，该输出经输出滤波电容C5和输出熔断器后，加到PH系列DC/DC变换
6、器模块的输入端+Vn和一Vin(也可以加到普通开关型DC/DC变换电路)。1.外接输出电容器选择输出滤波电容C5应根据输出脉动电压峰峰值选择。当市电电压和负载变化时，为了确保直流输出电压基本稳定，PF模块输出脉动电压峰峰值VPK一PK应低于15VQ为此，可按下式计算输出电容C5的容量zC53Po 2f x V PK-PK X Vo X亨式中，Po为PF功率因数校正模块的输出功率，也就是PH系列DC/DC变换器模块的输入功率Pin(Pin =PH模块的P/币.f为输入电源的频率V PK-PK为输出脉动电压峰峰值(该值应低于15V).V为PF模块的额定输出电压(最差情况为额定输出电+V VA U叶
7、RMIOG A 部副陀i到2PF系列模块内部框图. . -4一国外电子元器件1996年第11期1996年11月f表1PF系列功率因数和谐波校正模块的主要在术参数型号单位PF500A-360 PF1 OOOA - 36( 额定输出电压V 360 360 额定输入电压V 120 220 120 220 最大输出电流A 1. 4 2.1 2.8 4.2 最大输出功率w 504 750 1008 1512 效率典型% 90 94 90 94 输入电压范围v 85-265 170-265 85-265 170.265 典型输入电流A 5.6 4.0 11. 2 8.0 典型浪涌电流A 30 60 30
8、60 输入频率Hz 47-63 最小功率因数% 95 输出电压精度% 士2%过压保护V 390-420 过流保护有热保护动作点 85-115“C底板温度并联工作可并联. 报警信号可发出升压电路故障信号(I)尺寸口1m83X12.7X86 146X12.7X86 重量g 160 260 图3PF系列模块基本应用电路压的98%)，平为PF模块的效率。当PF功率因数校正模块PF1000-360给两块PH300F280DC / DC模块(该模块输出功率为300W.效率可为O.83)供电时，要求PF模块的总输出功率Po为:乡Po=2X 300W /0. 83=723W 在最差情况下，PF模块的最低输出电
9、压V。为:Vo=O. .98X 360V =353V 当输入直流电压为280V.输入电源频率为60Hz时，输出滤波电容C5应为z723 C5二三h， , “ .“ n庐3x 94 PF 系列功率因敦和谐波校正模块应用一5-C5二三388F应当说明，输出滤波电容C5应选用等效串联电阻较小的电解电容器。2.外接浪涌nt流电阻Rl选择输入电源刚接通时，输入电容吸取的最大电流称为浪涌电流。在PF模块的R端和卡V端之间接入一只电阻，可以限制浪涌电流。浪涌限流电阻可按下式计算tR=VinPK/I(浪涌)式中V飞inPV川川PK= V矶凡几1乙气r飞飞，Mm，n富x./l言f V;n为交流输入电压有效值。I
10、(浪涌)为PF模块规定的浪涌电流值。浪涌限流电阻Rl应选用具有热保险的电阻，也可串入热保险丝。3.其他元，件选择输入电容Cl:该电容用于滤除输入端的高频噪声。为了减小引线电惑和寄生电容产生的振荡，Cl应尽量靠近ACL)和AC(N)接线端。PF500模块的Cl应选用250V1F 电容器，PFI000模块的Cl应由两只250VlJlF电容器并联。电容C2:该电容用来抑制升压逆变器主开关断开时产生的尖峰噪声。安装时，C2应尽量靠近接线端子。PF500模块的C2应选用630V0.82F电容;PFI000模块的C2应采用两只630，V0.82F电容器并联。电容C3:该电容用于滤除PF模块输出端的开关频率
11、分量(约250kHz)。安装时，C3也应当尽量靠近接线端子。PF500模块的C3应采有630VO. 47F电容器，PFI000模块的C3应采用两只630V0.47F电容器并联。电容C4:该电容的作用是减小共模环流，它的容量应由系统的共模环流和系统的漏电流决定。通常C4应选用400V1000-4700pF的电容器。熔断器z输入熔断器、输出熔断器和浪涌限流熔断器，应根据输入电流、输出电流和浪涌电流来选择。4.信号控制电路在辅助电源输出端AUX和电源接通信号ENA端接入光电藕合器，可以控制PH系列DC/DC变换器的工作。当PF模块的输出电压达到正常工作电压以前.电源“接通“信号端CENA)为高电平，
12、光电藕合器中的发光管不导通，光电藕合器中的晶体管也不导通，因而PH系列DC/DC变换器的CNT脚不接地，这样，可以使DC/DC变换器模块处于断开状态。在交流电刚接入PF模块后，有一个峰值很高的浪涌电流对输入电容器充电。如果PF模块输出电压达到正常值以前，负载(PHDC/DC模块)从大容量电容器中吸取电流，PF模块的直流输出电压就会大幅度降低，从而使PF模块进入欠压封锁状态。在PF模块和PH模块乙间加入光电藕合器，就可避免发生上述状态。4.2并联工作电路当一个PF模块的输出电流满足不了负载的要求时，PF模块可以并联工作。在要求可靠性非常高的电源系统中，可以采用N+l个PF模块并联工作。一个模块发
13、生故障时，其余的模块仍能够供给全部负载电流。冗余工作基本电路如图4所示。只要把每个模块的PC端接在一起，模块内部的均流电路就能使各模块的输出电流平衡。为了保证并联模块正常工作，应当满足下列基本条件:a.并联工作时，输入交流电压范围为85V -255V.如果超出这个范围，各模块就无法均流，并且还会损坏模块。b.可以并联的模块数为5个，并且必须为同型号模块，不同型号的模块不能并联。C.只有ENA端和IOG端都是低电平时，并联模块才能正常工作，如果具中某一端为高电平，则该模块将处于关断状态。一6国外电子元器件)I996年第11期1996年11月L2 F3 01 C4 ENA1 t-1 Ef飞庐士飞中
14、+VlnPC l11 ，、11l |崔C6AUX1 I I I -k斗-Vln F2 L1 +Vk ，+w羔式马t 、4、图4PF模块并联工作电路 d.并联工作日才，必须减小模块的额定功率，以保持均流精度。并联工作时，每个模块的最大输出功率应在额定值的90%以下。e.并联工作时，所有模块的输出电容将并联在一起，输出电容的容量将大大超过PF模块规定的上限值，从而引起浪涌电流过大，这样可能损坏模块。为了使每个模块的输出电容不超过规定值，模块的输出端一定要接入输出二极管。f.并联工作时，为了避免因输入和输出线路的噪声造成故障，模块的输入和输出端都应加入共模扼流圈。g.冗余并联工作时，总输入端应加入桥
15、式整流器，否则，当一个模块失效时，所有模块的输入熔断器都可能熔断。此外，为了安全起见，每个模块的输入端都要接入熔断器。各模块之间的连线要短而粗.尤其是一V输出端的引线更要粗4些。咨询编号:961101系。对该产品感兴趣的读者请与三联公司联地址:西安高新路廉家桥IJ、区46-355号邮编:710075电话:(029)822-3546(0)1399201770 传真:(029)822-3395传呼:(029)7288788呼1886联系人:卫先生委要启示我社在今年第9期上发布的我刊赠送Protelfor windows软件活动，因故取消，请读者切勿再寄钱，已寄钱的同志，我们将于10月底之前把款退回，如寄钱的同志在11月底仍未收到退款，请来函来电与我社联系。在此并向广大i卖者致歉。国外电子元器件杂志社
