1.概述

在傳統的電容濾波整流電路中，只有交流電源電壓達到峰值時，電容器才產生波形非常窄的脈沖充電電流，如圖1(a)所示該電流的峰值很大，諧波含量很高。電源電流波形發生畸變。傳統整流電路的輸入電流有效值很大。電源輸入的視在功率為輸入電流有效值與電源電壓有效值的乘積，該功率遠大于(通常為1.6倍)整流電路輸出的直流功率?！邦~外的”有效值電流是由諧波電流產生的。諧波電流沒有給負載輸出功率，它只能產生輸電損耗。只有電源電流中的基波分量才產生有功功率，有功功率與視在功率之比稱為功率因數。它表示負載能夠從交流電源得到有用功辛的多少。經過功率因數校正電路后，可使輸入電壓和輸入電流內為同相位的正弦波，如圖1(b)所示。

圖1不帶功率因數校正(a)和帶有功率因數校正(b)時。輸入電壓和輸入電流的波形

VI-HAM諧波衰減模塊內部電路如圖2所示，包括金波整流電路、智網的高頻零電流開關(ZCS)升壓變換器、輸入浪涌電流限制和短路保護電路、控制和輔助電路等。輸入交流電壓經整流后，供給零電流開關(ZCS)升壓變換器，控制電路控制零電流開關導通與關斷升壓變換器，使HAM模塊的輸出直流電壓高于輸入交流電壓的峰值，迫使零電流開關變換器的輸入電流跟隨已整流的電源電壓波形而變。這樣，交流輸入電流就跟隨交流電壓波形而變，因此，功率因數可高于0.99。當輸入電源電壓為任何數值時，通過適當的自適應輸出電壓控制電路，可使ZCS升壓變換器的工作效率達到最大值。

HAM模塊中，還包括限制通電時輸入浪涌電流的有源電路，以及普通功率因數校正電路中都沒有的有源短路保護電路。

圖2 VI-HAM模塊內部框圖

控制監測電路還產生電源系統中所需的兩種信號模塊使能信號(Module Enable)和電源正常信號(Power OK)如圖3所示，模塊使能信號接到由HAM模塊供電的Vicor DC-DC變換器模塊的Gate in腳。輸入交流電壓為120V時，當HAM模塊的輸出電壓超過240V時，模塊使能信號變為高電平，該信號用來啟動DC-DC變換器模塊開始工作。經過10ms后，DC-DC變換器模塊開始輸出電壓。HAM模塊使能信號變為高電平后，經過25ms(典型值)后，電源正常信號變為低電平，DC-DC變換器開始給負載供電。電源中斷或電源電壓降低時，只要HAM模塊的輸出電壓低于230V,功率正常信號將變為高電平，表明變換器模塊即將失去電源。

HAM模塊的直流輸出電壓低于195V,模塊使能信號變為低電平，DC-DC變換器模塊停止工作，并且HAM模塊空載運行。輸接入1000F輸出電容器后，HAM模塊的調節和保持時間可達到16ms以上，故障告警時間可達到5ms以上。

圖3 功能波形圖

有源功率因數校正電路由升壓穩壓器組成。在輸入交流電源電壓變化范圍內，升壓穩壓器應輸出穩定的電壓。通常，升壓穩壓器的輸出電壓都設定在交流輸入電源電壓的峰值以上。因此，如果功率因數校正電路必須由最高電壓為264Vrms的電源供電時，升壓穩壓器的輸出電壓都設定在373V以上，例如415V.這樣絕對適合于我國的電源電壓(220V)。如果用于交流電源電壓為120V的國家里，該升壓穩壓器的工作性能變差。這是因為升壓穩壓器的效率都是根據升壓值決定的。換言之輸入及輸出電壓之差愈大，升壓穩壓器效率愈差。所以如果把設定輸出電壓為415V的升壓穩壓器用于120V輸入電源時，效率將明顯降低，因此，產生更大的損耗。

HAM模塊的輸出電壓可隨輸入交流電壓來改變，如圖4所示。正常輸入交流電壓為120V時，HAM的輸出電壓是260V.該電壓在Vicor模塊輸入工作范圍內。當輸入電壓增加時，HAM的輸出電壓也隨著增加交流輸入電壓為220V時，HAM模塊的輸出電壓為350V.因此在HAM能接受的輸入電壓范圍內，它的輸出電壓和輸入電壓峰值都有足夠升壓空間，可確保高質量的有源功率因數校正，而不需要犧牲工作效率及浪費能量。不設計高固定輸出電壓的好處是Vicor DC-DC變換器可在很寬的輸入電壓范圍內工作。

圖4 輸入電壓與輸出電壓的關系

2.對濾波器的要求

為了滿足傳導EMI/RFI輻射的國際標準，VI-HAM模塊應外接濾波器，如圖5所示。該濾波器接入VI-HAM后，可以滿足國際標準EN55022、VDE0878和WG243的要求。如需達到IEC60801-5第三級國際標準，必須再加上MOV。

采用VI-HAM模塊的各種電路中，在電源濾波器的輸入端應當加入適當的快熔保險絲。單只VI-HAM模塊接入電源時，該保險絲的容量應為10A。

圖5 濾波器與VI-HAM-CM模塊的連接

3.各類VI-HAM模塊的組合

VI HAM-CM驅動器HAM模塊具有功率因散校正輸入端的全部電路，包括橋式整流電路和同步二極管。

VI-HAMD-CM驅動器HAM模塊內部沒有橋式整流電路和同步二極管。

VI-BAMD-CM倍增器HAM模塊:與VI-HAMN-CM模塊的結構類似，內部沒有整流橋， 模塊用于增大系統的輸出功率。

應用VI-HAM-CM模塊時，輸入整流電路的最大輸出功率為600W.負載功率超過600W時，可配用HAM的倍增器，這樣即可以600W的倍數增加輸出功率。但由于控制回路的工作不一致，兩個HAM驅動器不能簡單并聯。驅動模塊上的Gare Out腳與倍增器模塊上的Gate In腳相連，可以使兩個模塊的輸出電流相等。但是，這不能使流過整流橋下面兩只二極管的電流相等，為了克服這個缺點，可以采用圖6所示的電路。

圖6 VI-HAMD與倍增器HAM模塊(BAMD)并聯(各模塊內均無整流橋)

為了使流過整流器中各二極管的電流相等，我們將每個HAM模塊中的橋式整流器去掉，外加整流橋，該整流橋輸出電流應滿足全部模塊的輸入電流。一個VI-HAM-CM模塊與一個或多個Vl-BAMD-CM模塊并聯時，HAM模塊發出的熱量大約可降低25%。

4. VI-HAM模塊的保護特性

(1)短路保護

HAM模塊具有短路關斷功能，當發生短路保護時，輸入保險絲不熔斷。短路故障消除后，模塊還能恢復正常工作，但是，為了使模塊內的正溫度系數熱敏電阻(PTC)的溫度逐漸降低，短路故障消除后，經過一段時間，模塊才能恢復正常作，過流保護功能由Vicor DC-DC變換器提供。當HAM模塊不與Vicar DC-DC變換器一起工作時，HAM模塊的輸出功率。不能超過額定功率。

(2)輸出過壓保護

HAM模塊還具有輸出過壓保護功能。輸入交流電壓的峰值接近415V時，升壓變換器的升壓值將降低，從而使輸出電壓保持在415V。當輸入交流電壓的峰值達到415V(電源電壓有效值接近293V)時，升壓變換器的升壓值減小到零。輸出電壓超過415V時，過壓保護電路工作，輸出電壓將降低。Vicor模塊在1s內能夠承受的瞬變輸入電壓可達425V,相當于交流輸入電壓有效值300V。

(3)輸入浪涌電流限制

HAM模塊中裝有PTC(正溫度系數熱敏電阻)和分流元件，可以限制輸入浪涌電流。此外，輸出過流保護也使用相同的PTC。

(4)輸入瞬變過電壓保護

抑制器輸入瞬變過電壓的功能都包括在HAM的濾波器內。使用任何其他濾波器時必須外加瞬變電壓抑制器。

(5)過熱關斷

HAM模塊具有過熱關斷功能，當基板的溫度超過90-100℃時，模塊輸出自動關斷。這并不表示該模塊可長時間安全地在最高工作溫度85t下工作，溫度傳感器監測HAM模塊內部的平均溫度，如果HAM模塊的溫度上升得非?？?，器件內部的溫度變化率就很高，從而使HAM模塊表面的溫度超過安全工作溫度后，過熱關斷電路不能切斷HAM模塊的輸出，但HAM模塊表面的溫度仍超過安全工作溫度。這種情況通常發生在散熱片面積較小而風扇不正常運轉的系統中。