1基本組成和工作原理

由中電華星提供的PF-A系到功率因數(shù)校正模塊內(nèi)部由輸入整流電路、升壓電路、輸出整流電路、控制電路、市電電壓取樣電路、稲出電壓取材電路、電流取樣電路，過壓保護(hù)電路、浪涌電流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路、輔助電源和模塊工作監(jiān)控電路等部分組成、如圖1所示其中控制電路通常由基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、乘法器、電流放大器、PWM比較器等部分組成。

圖1 PF-A系列模塊內(nèi)部框圖

功率因數(shù)校正電路輸出電壓經(jīng)濾波后加到控制電路中的誤差放大器，與基準(zhǔn)電壓比較后，其差值經(jīng)放大后送入乘法器，市電電壓經(jīng)全波整流后，也加到乘法器。乘法器將輸入電壓信號(hào)與輸出電壓信號(hào)相乘后，形成基準(zhǔn)電流信號(hào)送入電流放大器。

電流取樣電壓正比于功率因數(shù)校正電路的輸入電流。該電壓加到電流放大器，與乘法器輸出的基準(zhǔn)電流信號(hào)比較，誤差值經(jīng)放大后，加入PWM比較器，與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波電壓比較，形成脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制升壓電路中的功率開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷，使輸入電流跟蹤基準(zhǔn)電流而變。由于基準(zhǔn)電流同因受市電電壓和輸出電壓制，所以該電路既可穩(wěn)定輸出電壓，又能保證輸入電流為正弦波且與市電電壓同相位，從而使功率因數(shù)接近于1.

2引腳排列及功能

由中電華星提供的PF-A系列模塊的引腳排列如圖2所示。

圖2 由中電化學(xué)提供的PF-A系列模塊引腳排列

AC(L) 腳: 交流市電(相線)輸入端。

AC (N) 腳: 交流市電(中線)輸入端。

+V腳: 直流輸出電壓正極。

R腳: 浪涌電流抑制端。該腳與直流輸出電壓正極+V腳之間的外接電阻、可以抑制輸入電壓接通瞬間產(chǎn)生的浪涌電流以免因浪涌電流過大而造成輸入保險(xiǎn)絲熔斷。應(yīng)當(dāng)注意，在輸入電壓中斷后1s內(nèi)，再次接入輸入電壓時(shí)，浪涌電流抑制電路不工作。

-V腳: 直流輸出電壓負(fù)極。

SG腳: 電源接通信號(hào)返回端。該腳與V腳在模塊內(nèi)部直接相連。模塊并聯(lián)工作時(shí)，為了保證穩(wěn)定工作、輸出引線應(yīng)與電源接通信號(hào)返回線分開。為了保證SG腳為同一電平，各模塊的W腳應(yīng)直接連在一起。

ENA腳: 電源接通信號(hào)輸出端。該腳為集電極開路輸出端。外加電壓最大值為35V,灌入電流最大值為10mA.在工作過程中，當(dāng)模塊的輸出電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，ENA腳變?yōu)榈碗娖剑鐖D3所示。ENA腳為低電平時(shí)，電源模塊正常輸出電壓。ENA腳為ihi電平時(shí)，模塊不能加負(fù)載。

PC腳：并聯(lián)工作控制腳。輸入交流電壓在85～255V時(shí)，由中電華星提供的PF-A系列模塊可以并聯(lián)供電。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只要將每只模塊的PC腳連在一起，各并聯(lián)模塊即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流。并聯(lián)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，每只模塊的輸出功率不能超過模塊本身的最大輸出功率，每只模塊的最大輸出電流應(yīng)設(shè)定在額定輸出電流的90%左右。還應(yīng)當(dāng)注意，只有輸出功率相同的PF-A模塊，才能并聯(lián)，并且并聯(lián)模塊的數(shù)目不能超過5只。

IOG腳: 模塊工作監(jiān)控腳。該腳為集電極開路輸出腳，最大灌入電流為5mA,最高工作電壓為35V.模塊正常工作時(shí)，該腳輸出低電平，模塊輸出電壓關(guān)斷后，延遲500～700ms，該腳變?yōu)楦唠娖?。IOG腳輸出信號(hào)的返回腳為SG腳。

AUX：腳輔助電源輸出腳。該腳輸出直流電壓為12～20V,最大輸出電流為10mA,輔助電源的返回腳為SG腳。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)特別注意，該腳不能與其他腳短路，否則將損壞模塊。

圖3 由中電華星提供的PF-A系列模塊工作波形

3主要技術(shù)參數(shù)

1.輸入電壓范圍

由于各個(gè)國(guó)家采用的交流電壓各不相同，為了便于世界各國(guó)采用，該模塊的輸入交流電壓范圍為85~265V。應(yīng)當(dāng)說明當(dāng)輸入交流電壓超過255V后，功率因數(shù)校正電路將不工作，此時(shí)，模塊的直流輸出電壓等于輸入交流電壓的全波羅流電壓。

2.額定輸出電壓

交流輸入電壓在85~25SV時(shí)，湞模塊的額定直流輸出電壓為360V,輸出電壓精度為2%。輸入交流電壓超過255V后，該模塊的交流輸出電壓等于輸入交流電壓的全波整流電壓。

3.最大輸出功率

該模塊的最大輸出功率等丁連續(xù)供給負(fù)載的最大輸出電流與額定輸出電壓的乘積。該系列功率因數(shù)校正模塊共有兩種規(guī)格：PF500A-360和PF1000A-360。其中PF500A-360模塊的最大輸出功率為500W。PF1000A- 360模塊的最大輸出功率為1000W.應(yīng)當(dāng)說明，當(dāng)輸入交流電壓低于100V時(shí)，PF500A模塊的輸出功率應(yīng)適當(dāng)降低，比如交流輸入電壓為95V時(shí)，輸出功率應(yīng)為最大輸出功率的95%，交流輸入電壓為85V時(shí)、輸出功率應(yīng)為最入輸出功率的85%，如圖4(a)所示。PF1000A模塊交流輸入電壓低于95V時(shí)，輸出功率也應(yīng)適當(dāng)降低，比如，交流輸入電壓為90V時(shí)，輸出功率應(yīng)為最大輸出功率的95吁，、交流輸入電壓為85V時(shí)，輸出功率應(yīng)為最大輸出功率的85%，如圖4 (b)所示。

圖4 輸入電壓與輸出功率的關(guān)系

4.功率因數(shù)與效率

功率因數(shù)等于有效輸入功率與視在輸入功率之比。該模塊內(nèi)部采用有源功率因數(shù)校正電路，輸入電壓在85～255V時(shí)，功率因數(shù)可達(dá)0.99以上。應(yīng)當(dāng)注意，輸入電壓超過255V后，有源功率因數(shù)校正電路停止工作，該模塊的功率因數(shù)將明顯降低。

模塊的效率等于輸出功率與有效輸入功率之比。輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，詼模塊的蕨軍可達(dá)90%以上。應(yīng)當(dāng)說明輸如電壓低于100V時(shí)，輸出功率將降低。模塊的效率也將變化。

5.工作溫度和儲(chǔ)存溫度

在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證模塊正常工作。底板溫度應(yīng)保持在85它以下。為此，該系列模塊應(yīng)加裝適當(dāng)?shù)纳崞鳌?/p>

該模塊在存放期間，溫度急劇變化會(huì)造成結(jié)露，對(duì)模塊內(nèi)部的焊點(diǎn)將產(chǎn)生不良影響，因此應(yīng)儲(chǔ)存在溫度變化不大的場(chǎng)合。

6.耐壓與絕緣

該模塊的輸出端、輸入端與底板1司的交流耐壓值為3kV(1min)。作耐壓測(cè)試時(shí)，測(cè)試儀的電流極限應(yīng)設(shè)定在20mA。測(cè)試中，外加電壓應(yīng)當(dāng)從零開始逐漸增加到耐壓值，然后再逐漸降到零。應(yīng)當(dāng)指出，采用帶定時(shí)器的耐壓測(cè)試儀時(shí)，儀器關(guān)斷時(shí)，產(chǎn)生的脈沖電壓可能為外加電壓的幾倍，該電壓有可能損壞電源模塊。

該模塊的輸出端、輸入端與底板間的絕緣電阻應(yīng)采用500V直流絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)試，絕緣電阻值應(yīng)大于100MΩ。

4保護(hù)功能

1.過電壓保護(hù)

該模塊內(nèi)裝有過壓保護(hù)(OVP)電路，當(dāng)模塊的輸出電壓超過設(shè)定的過電壓保護(hù)值(可設(shè)定在390～420V)，模塊內(nèi)部的功率因數(shù)校正回路(PFHC)不工作、模塊的直流輸出電壓降到交流輸入電壓的全波整流電壓，輸出電壓波形如圖5所示，過壓保護(hù)(OVP)電路動(dòng)作后，延遲500～700ms，電源接通信號(hào)(ENA)變?yōu)楦唠娖剑K輸出電流中斷，此時(shí)模塊工作監(jiān)控信號(hào)(IOG)也變?yōu)楦唠娖?，顯示模塊處于關(guān)斷狀態(tài)。

應(yīng)當(dāng)說明，過電壓保護(hù)動(dòng)作后，必須先切斷交流輸入電壓，當(dāng)輸出電壓下降到20V以下后，再接通輸入電壓，否則功率因數(shù)校正電路(PFHC)不能恢復(fù)。還應(yīng)當(dāng)說明，模塊出廠時(shí)，過電壓保護(hù)值已經(jīng)設(shè)定，外部不能調(diào)整。

2.過熱保護(hù)

由中電華星提供的PF-A系列模塊還具有過熱保護(hù)功能。在工作過程中，當(dāng)環(huán)境溫度或模塊內(nèi)部溫度異常上升時(shí)，模塊內(nèi)部的功率因數(shù)校正電路(PFHC)就停止了一作，模塊的巨流輸出電壓降到輸入交流電壓的全波整流電壓，如圖5所示，經(jīng)過一定時(shí)間延時(shí)后，輸出電流中斷、電源接通信號(hào)ENA變?yōu)楦唠娖?，模塊工作監(jiān)控信號(hào)也變?yōu)楦唠娖健?/p>

模塊底板溫度達(dá)到100±15℃時(shí)、過熱保護(hù)電路動(dòng)作。輸入交流電源切斷后，模塊底板的溫度逐漸降低，當(dāng)?shù)装鍦囟冉档揭欢〝?shù)值后，再接通輸入電源，模塊內(nèi)部的功率因數(shù)校正電路即可恢復(fù)正常工作。

5.基本應(yīng)用電路

PF-A系列功率因數(shù)校正模塊基本應(yīng)用電路如圖5所示，外接元件的數(shù)值和數(shù)量如下：

電容 C1：AC250V 1μF

PF500A-360模塊用1只

PF1000A-360模塊用2只并聯(lián)

該電容應(yīng)選用交流脈動(dòng)電流額定值大于3A(RMS)的電容器。安裝時(shí)，該電容應(yīng)盡可能靠近兩輸入端子。

電容 C2： 630V 0. 82μF

PF500A-360模塊用1只

PF1000A-360模塊用2只并聯(lián)

圖5 由中電華星提供的PF-A系列模塊基本應(yīng)用電路

該電容器選用交流脈動(dòng)電流額定值大于3A(RMS)的電容器，安裝時(shí)，該電容應(yīng)盡可能靠近R和-V端子。

電容 C3: 630V 0. 47μF

PF500A-360模塊用1只

PF1000A-360模塊用2只并聯(lián)

該電容應(yīng)選用交流脈動(dòng)電流額定值大于1.9A(RMS)的電容器，安裝時(shí)應(yīng)盡可能靠近+V和-V端子。

電容C4: AC400V 1000-4700pF(耐壓3kV交流)

該電容的作用是降低噪聲。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)首先確定漏電流EMC和輸出噪聲等特性，再?zèng)Q定所需的電容量。作耐壓試驗(yàn)時(shí)，有很高的電壓加在該電容上，因此必須選用耐高壓的電容器。

電容C5:該電容應(yīng)根據(jù)要求的輸出脈動(dòng)電壓(峰-峰值)和輸出電壓保持時(shí)間來選擇。實(shí)際應(yīng)用中，采用PF500A-360模塊時(shí)，該電容的最大容量應(yīng)為120-1200μF,采用PF1000A-360模塊時(shí)，該電容的最大容量應(yīng)為240-2000μF。

電阻R1：R1的作用是在交流輸入電壓接通瞬問抑制浪涌電流，R1的阻值可按下式計(jì)算:

R1=Uin/It

式中，R1為浪涌電流抑制電阻:

Uin為輸入電壓直流換算佤，其值等于其值等于最高交流輸入電壓；

It為要求的輸入浪涌電流值。

選用該電阻時(shí)，還應(yīng)考慮承受的浪涌電流耐量I2t。

輸入保險(xiǎn)絲該模塊內(nèi)部沒有輸入保險(xiǎn)絲，應(yīng)用時(shí)應(yīng)外接輸入保險(xiǎn)絲，兩種模塊選用的保險(xiǎn)絲規(guī)格如下：

PF500A-360 ：10A 以下

PF1000A-360: 20A以下

以外，選擇輸入保險(xiǎn)絲時(shí)，還應(yīng)考慮外加電壓和浪涌電流耐量等參數(shù)。

輸出保險(xiǎn)絲負(fù)載短路時(shí)，輸出保險(xiǎn)絲可防止模塊損壞。該保險(xiǎn)絲應(yīng)選用快速熔斷型。輸出保險(xiǎn)絲的規(guī)格如下：

PF500A-360 :3A

PF 1000A-360 :6A