PF-A系到功率因数校正模块的基本组成和工作原理

1基本组成和工作原理

由中电华星提供的PF-A系到功率因数校正模块内部由输入整流电路、升压电路、输出整流电路、控制电路、市电电压取样电路、稲出电压取材电路、电流取样电路，过压保护电路、浪涌电流保护电路、过热保护电路、辅助电源和模块工作监控电路等部分组成、如图1所示其中控制电路通常由基准电压源、误差放大器、乘法器、电流放大器、PWM比较器等部分组成。

图1 PF-A系列模块内部框图

功率因数校正电路输出电压经滤波后加到控制电路中的误差放大器，与基准电压比较后，其差值经放大后送入乘法器，市电电压经全波整流后，也加到乘法器。乘法器将输入电压信号与输出电压信号相乘后，形成基准电流信号送入电流放大器。

电流取样电压正比于功率因数校正电路的输入电流。该电压加到电流放大器，与乘法器输出的基准电流信号比较，误差值经放大后，加入PWM比较器，与锯齿波发生器产生的锯齿波电压比较，形成脉宽调制(PWM)信号，该信号经驱动电路控制升压电路中的功率开关管导通与关断，使输入电流跟踪基准电流而变。由于基准电流同因受市电电压和输出电压制，所以该电路既可稳定输出电压，又能保证输入电流为正弦波且与市电电压同相位，从而使功率因数接近于1.

2引脚排列及功能

由中电华星提供的PF-A系列模块的引脚排列如图2所示。

图2 由中电化学提供的PF-A系列模块引脚排列

AC(L) 脚: 交流市电(相线)输入端。

AC (N) 脚: 交流市电(中线)输入端。

+V脚: 直流输出电压正极。

R脚: 浪涌电流抑制端。该脚与直流输出电压正极+V脚之间的外接电阻、可以抑制输入电压接通瞬间产生的浪涌电流以免因浪涌电流过大而造成输入保险丝熔断。应当注意，在输入电压中断后1s内，再次接入输入电压时，浪涌电流抑制电路不工作。

-V脚: 直流输出电压负极。

SG脚: 电源接通信号返回端。该脚与V脚在模块内部直接相连。模块并联工作时，为了保证稳定工作、输出引线应与电源接通信号返回线分开。为了保证SG脚为同一电平，各模块的W脚应直接连在一起。

ENA脚: 电源接通信号输出端。该脚为集电极开路输出端。外加电压最大值为35V,灌入电流最大值为10mA.在工作过程中，当模块的输出电压达到规定值时，ENA脚变为低电平，如图3所示。ENA脚为低电平时，电源模块正常输出电压。ENA脚为ihi电平时，模块不能加负载。

PC脚：并联工作控制脚。输入交流电压在85～255V时，由中电华星提供的PF-A系列模块可以并联供电。实际应用时，只要将每只模块的PC脚连在一起，各并联模块即可实现自动均流。并联时应当注意，每只模块的输出功率不能超过模块本身的最大输出功率，每只模块的最大输出电流应设定在额定输出电流的90%左右。还应当注意，只有输出功率相同的PF-A模块，才能并联，并且并联模块的数目不能超过5只。

IOG脚: 模块工作监控脚。该脚为集电极开路输出脚，最大灌入电流为5mA,最高工作电压为35V.模块正常工作时，该脚输出低电平，模块输出电压关断后，延迟500～700ms，该脚变为高电平。IOG脚输出信号的返回脚为SG脚。

AUX：脚辅助电源输出脚。该脚输出直流电压为12～20V,最大输出电流为10mA,辅助电源的返回脚为SG脚。实际应用中，应当特别注意，该脚不能与其他脚短路，否则将损坏模块。

图3 由中电华星提供的PF-A系列模块工作波形

3主要技术参数

1.输入电压范围

由于各个国家采用的交流电压各不相同，为了便于世界各国采用，该模块的输入交流电压范围为85~265V。应当说明当输入交流电压超过255V后，功率因数校正电路将不工作，此时，模块的直流输出电压等于输入交流电压的全波罗流电压。

2.额定输出电压

交流输入电压在85~25SV时，浈模块的额定直流输出电压为360V,输出电压精度为2%。输入交流电压超过255V后，该模块的交流输出电压等于输入交流电压的全波整流电压。

3.最大输出功率

该模块的最大输出功率等丁连续供给负载的最大输出电流与额定输出电压的乘积。该系列功率因数校正模块共有两种规格：PF500A-360和PF1000A-360。其中PF500A-360模块的最大输出功率为500W。PF1000A- 360模块的最大输出功率为1000W.应当说明，当输入交流电压低于100V时，PF500A模块的输出功率应适当降低，比如交流输入电压为95V时，输出功率应为最大输出功率的95%，交流输入电压为85V时、输出功率应为最入输出功率的85%，如图4(a)所示。PF1000A模块交流输入电压低于95V时，输出功率也应适当降低，比如，交流输入电压为90V时，输出功率应为最大输出功率的95吁，、交流输入电压为85V时，输出功率应为最大输出功率的85%，如图4 (b)所示。

图4 输入电压与输出功率的关系

4.功率因数与效率

功率因数等于有效输入功率与视在输入功率之比。该模块内部采用有源功率因数校正电路，输入电压在85～255V时，功率因数可达0.99以上。应当注意，输入电压超过255V后，有源功率因数校正电路停止工作，该模块的功率因数将明显降低。

模块的效率等于输出功率与有效输入功率之比。输入电压在规定范围内时，诙模块的蕨军可达90%以上。应当说明输如电压低于100V时，输出功率将降低。模块的效率也将变化。

5.工作温度和储存温度

在实际应用中，为了保证模块正常工作。底板温度应保持在85它以下。为此，该系列模块应加装适当的散热器。

该模块在存放期间，温度急剧变化会造成结露，对模块内部的焊点将产生不良影响，因此应储存在温度变化不大的场合。

6.耐压与绝缘

该模块的输出端、输入端与底板1司的交流耐压值为3kV(1min)。作耐压测试时，测试仪的电流极限应设定在20mA。测试中，外加电压应当从零开始逐渐增加到耐压值，然后再逐渐降到零。应当指出，采用带定时器的耐压测试仪时，仪器关断时，产生的脉冲电压可能为外加电压的几倍，该电压有可能损坏电源模块。

该模块的输出端、输入端与底板间的绝缘电阻应采用500V直流绝缘电阻测试仪测试，绝缘电阻值应大于100MΩ。

4保护功能

1.过电压保护

该模块内装有过压保护(OVP)电路，当模块的输出电压超过设定的过电压保护值(可设定在390～420V)，模块内部的功率因数校正回路(PFHC)不工作、模块的直流输出电压降到交流输入电压的全波整流电压，输出电压波形如图5所示，过压保护(OVP)电路动作后，延迟500～700ms，电源接通信号(ENA)变为高电平，模块输出电流中断，此时模块工作监控信号(IOG)也变为高电平，显示模块处于关断状态。

应当说明，过电压保护动作后，必须先切断交流输入电压，当输出电压下降到20V以下后，再接通输入电压，否则功率因数校正电路(PFHC)不能恢复。还应当说明，模块出厂时，过电压保护值已经设定，外部不能调整。

2.过热保护

由中电华星提供的PF-A系列模块还具有过热保护功能。在工作过程中，当环境温度或模块内部温度异常上升时，模块内部的功率因数校正电路(PFHC)就停止了一作，模块的巨流输出电压降到输入交流电压的全波整流电压，如图5所示，经过一定时间延时后，输出电流中断、电源接通信号ENA变为高电平，模块工作监控信号也变为高电平。

模块底板温度达到100±15℃时、过热保护电路动作。输入交流电源切断后，模块底板的温度逐渐降低，当底板温度降到一定数值后，再接通输入电源，模块内部的功率因数校正电路即可恢复正常工作。

5.基本应用电路

PF-A系列功率因数校正模块基本应用电路如图5所示，外接元件的数值和数量如下：

电容 C1：AC250V 1?F

PF500A-360模块用1只

PF1000A-360模块用2只并联

该电容应选用交流脉动电流额定值大于3A(RMS)的电容器。安装时，该电容应尽可能靠近两输入端子。

电容 C2： 630V 0. 82?F

PF500A-360模块用1只

PF1000A-360模块用2只并联

图5 由中电华星提供的PF-A系列模块基本应用电路

该电容器选用交流脉动电流额定值大于3A(RMS)的电容器，安装时，该电容应尽可能靠近R和-V端子。

电容 C3: 630V 0. 47?F

PF500A-360模块用1只

PF1000A-360模块用2只并联

该电容应选用交流脉动电流额定值大于1.9A(RMS)的电容器，安装时应尽可能靠近+V和-V端子。

电容C4: AC400V 1000-4700pF(耐压3kV交流)

该电容的作用是降低噪声。实际应用中，应首先确定漏电流EMC和输出噪声等特性，再决定所需的电容量。作耐压试验时，有很高的电压加在该电容上，因此必须选用耐高压的电容器。

电容C5:该电容应根据要求的输出脉动电压(峰-峰值)和输出电压保持时间来选择。实际应用中，采用PF500A-360模块时，该电容的最大容量应为120-1200?F,采用PF1000A-360模块时，该电容的最大容量应为240-2000?F。

电阻R1：R1的作用是在交流输入电压接通瞬问抑制浪涌电流，R1的阻值可按下式计算:

R1=Uin/It

式中，R1为浪涌电流抑制电阻:

Uin为输入电压直流换算佤，其值等于其值等于最高交流输入电压；

It为要求的输入浪涌电流值。

选用该电阻时，还应考虑承受的浪涌电流耐量I2t。

输入保险丝该模块内部没有输入保险丝，应用时应外接输入保险丝，两种模块选用的保险丝规格如下：

PF500A-360 ：10A 以下

PF1000A-360: 20A以下

以外，选择输入保险丝时，还应考虑外加电压和浪涌电流耐量等参数。

输出保险丝负载短路时，输出保险丝可防止模块损坏。该保险丝应选用快速熔断型。输出保险丝的规格如下：

PF500A-360 :3A

PF 1000A-360 :6A