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摘要：介绍了一种临界断续导电模式的功率因数校正（PFC）技术，它应用Boost型电路，主要特点是通过控制固定开关的导通时间，使电感电流呈临界断续的三角波变化，其平均值随正弦波变化，这种功率因数校正技术可以使电路的功率因数达到0.99以上，用在电子镇流器中可以提高电子镇流器的性能。 关键词：临界导通；功率因数校正；电子镇流器
1 引言 随着高频开关电源的发展，电子镇流器以其效率高，无频闪，体积小等优点，获得了广泛的认同。它将取代传统的铁心式电感镇流器,成为与荧光灯配用的新型镇流器件。据统计，照明用电约占人类总发电量的20％，电子镇流器的推广使用，将可以使照明用电节约20％以上，因此，高性能电子镇流器的研究和生产受到了国内外的广泛重视。 就高性能电子镇流器而言，最为关键的技术指标是它的电源进线电流的总谐波含量大小及线路功率因数的高低。如果电子镇流器电源进线电流的谐波含量大，就会给电网带来污染，至于电子镇流器的线路功率因数的高低也会直接关系到电网的利用效率。为了减少对交流电网的污染，目前国内外已经推出了一些限制电流谐波的标准，如国际电工委员会(IEC)根据国际上电子镇流器的发展情况，几年前成立了专门的技术小组对有关技术问题和标准进行了研究，并已颁布了相应的标准IEC1000-3-2 Class C。在IEC对AC/DC电源规定的IEC1000-3-2四类谐波标准（ClassA，B，C，D）中，对照明用的电子镇流器的要求是最为严格的，因此提高线路的功率因数是做好高性能电子镇流器的关键之一。 2 几种工作模式的比较 有源功率因数校正（APFC）是抑制电力电子装置对电网谐波污染的最有效的措施，根据电感电流是否连续，APFC电路的工作模式分为连续导电模式（CCM）、断续导电模式（DCM）和介于两者之间的临界断续导电模式（DCM boundary）。 在CCM工作模式下，输入电流及输出电压纹波都比较小，但控制较复杂，开关损耗较大，制作成本也比较高。这种导电模式一般适用于大功率、大电流的产品中，对于普通的荧光灯电子镇流器显然是不合适的。 DCM技术有很明显的缺点，输入电流纹波比较 大 ， 因 而 开 关 的 损 耗 很 大 ， 使 开 关 的 使 用 寿 命 降 低 ； 输 出 电 压 的 纹 波 也 比 较 大 ， 对 负 载 有 一 定 的 影 响 。 因 此 它 一 般 只 适 合 对 功 率 因 数 要 求 不 高 、 功 率 较 小 的 场 合 。 在临界断续导电模式（DCMBoundary）下如图1所示，通过加入相应的控制电路，使得输入电流的峰值随正弦波值的变化而变化，其功率因数可以非常高，达到95％是很容易的。与前两者相比，临界断续导电模式也有其自身的特点：与CCM技术相比，它的输入电流，输出电压的纹波比较大，因而对开关的冲击较大，同时开关的导通损耗也比较大，但它的电路结构比较简单，比较容易控制，成本也比较低；与DCM技术相比，它的输入电流，输出电压的纹波比较小，功率因数也比较高，但电路结构要复杂些，控制也相对较复杂，成本比较高。
图 1 临 界 导 通 模 式 下 电 感 电 压 和 电 流 波 形 根据实际情况，本文采用临界导通模式设计电子镇流器的功率因数校正电路。 3 临界导通模式功率因数校正的基本原理 临界导通模式是一种固定导通时间的功率因数校正模式，本文采用Boost型拓扑实现这种电路，基本原理如图2所示。它的主要特点是：固定导通时间控制方法，会使峰值电感电流包络线跟随AC输入电压vin的变化轨迹，根据几何学上的关系，平均输入电流Iin等于峰值三角形电感电流的一半。随着前一个周期的结束，ZCS迫使一个新周期的开始。由于电感电流回落到零后没有死区时间存在，因而导致输入电流iin连续流动，并按正弦规律跟踪AC输入电压vin的瞬时变化轨迹，从而使线路功率因数趋于1。
图 2 Boost型 电 路 基 本 原 理 图 流过L的电流即桥式整流器的输出电流，实际上也代表桥式整流器的输入电流iin。图1为电感L电流iL(t)波形示意图。由图1可知，电感电流成三角波。在开关开通期间，电感电流从0沿向上的斜坡增加到峰值；在开关关断期间，电感电流从峰值沿斜坡下降到0。只要电感电流一跌落到0，下一个开关周期就开始。电感峰值电流ILP总是为平均输入电流的2倍。 显而易见，式（1）的关系成立 IinP= 式中：IinP为交流输入电流峰值； ILP为在AC输入电压上的电感峰值电流。 最大峰值交流输入电流IinPmax由式（2）决定 IinPmax= 式中：Po为APFC预调整器输出功率（W）； η为变换器效率； VacL为最低交流输入电压有效值（V）。 变换器的电感量可用式（3）近似确定 L= 式中：Ts=1/fs，开关的工作周期（s），取中值； Vo为APFC预调整器输出电压（V）。 4 设计实例以及实验结果 根据以上分析，设计输出功率为72W的电子镇流器。由于用专用芯片——有源功率因数校正控制器构成的功率因数校正电路结构简单，外围电路元器件少，这就大大缩小了电路的体积，降低了系统的成本，提高了系统的可靠性。因此，控制器采用ST公司最新的APFC芯片L6561，它包含许多高性能的控制模块和保护特性，采用电流、电压双环结构，实现电路的临界断续导电模式。其工作原理框图如图3所示。
图3 用L6561实 现PFC的 原 理 框 图 该电路的参数为：额定输出功率Po=72W，交流输入电压Uin=90～265V，频率f=50Hz，输出电压Uo=400V，开关频率fs=20～50kHz。 电子镇流器的第二级采用半桥式电路，用普通的并联谐振电路作为荧光灯的启动及工作电路。整个电路系统结构如图4所示。
图4 电 子 镇 流 器 电 路 结 构 通过对参数的合理设计，实验所得主要波形如图5－图7所示。
图5 输 入 电 压 、 电 流 波 形(V:100V/div,I:1 A/div)
图6 电 感 电 流 波 形(I:0.5 A/div)
图7 荧 光 灯 灯 电 流 波 形(I:0.4 A/div) 由图5可以看到该电路对电网的谐波污染可基本忽略，功率因数已达到0.99以上。 由图6可以看到电感电流波形的包络线是理想的正弦半波，充分体现了临界断续导电模式的特点。 图7为荧光灯电流波形，在高频下，荧光灯可近似为一电阻，因此在谐振电路中的电流近似正弦波。 5 结语 以L6561为核心的功率因数校正器，通过合理的参数设计，可使功率因数达到0.99以上，效率可达92％。把这种技术用于电子镇流器装置中，可以大大减小对电网的污染，提高电源效率。随着电力电子技术的发展，这一应用必将得到推广。 |
临界断续模式PFC在电子镇流器中的应用
（1）
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- PFC(104484)
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1380电子镇流器浅析，电子镇流器的选用与相关技术术语
电子镇流器（Electronic ballast），是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器（或镇流器）。
2017-05-25 17:09:244483
4483电子镇流器是什么
镇流器作为日光灯的一大部件，主要分为电感式镇流器与电子式镇流器两种类型，在选用镇流器上我们也必须遵守国家准则，不标准的镇流器必须被实时淘汰。介绍了这么多你知道镇流器是什么了吗？镇流器有什么作用？镇流器的用途优又是什么呢？
2017-11-03 09:25:1211024
11024电子镇流器好坏检测_电子镇流器坏了怎么判断
电子镇流器（Electronic ballast），是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器（或镇流器）。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧，甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起
2017-11-03 11:29:5683532
83532英飞凌汽车HID前灯镇流器及PFC控制解决方案分析
英飞凌汽车HID前灯镇流器及PFC控制解决方案主要由5个MOSFET、2个高电压驱动器、1个PFC控制器和1个HID灯镇流器控制器构成，具体电路如下图所示。 英飞凌汽车HID前灯镇流器及PFC控制
2017-11-27 11:43:104
4高效临界模式SEPIC PFC电路设计
本文采用具有升降压功能的SEPIC单级PFC变换电路，变换器工作在临界断续模式，实现了功率因数校正和输出电压调整功能。在分析SEPIC电路工作原理基础上，详细推导了高效率SEPIC单级PFC变换电路
2018-02-27 16:32:1010077
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电子镇流器取代电感镇流器_优势何在
现在的荧光灯越来越多的采用电子镇流器。那么你知道电子镇流器对比电感镇流器有哪些优势吗？本文首先介绍了电子镇流器原理图，其次阐述了电子镇流器相对于代传统电感镇流器的优点，最后介绍了电子镇流器取代电感镇流器的优势，具体的跟随小编来详细的了解一下。
2018-05-22 17:23:494553
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电子镇流器的优缺点
本文主要介绍了电子镇流器优缺点。电子镇流器是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器（或镇流器）。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧
2019-06-20 15:50:5111762
11762临界模式的控制原理及整体电路系统的设计
本文将首先介绍临界模式控制原理，在分析两种模式工作特点的基础上，提出临界模式控制的概念，并通过不同模式零、极点的分析，得出针对FLYBACK结构调整临界模式的方案，提出整体电路系统设计，并给出模拟仿真结果。
2020-10-04 01:00:001780
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临界模式的控制原理及整体电路系统的设计
本文将首先介绍临界模式控制原理，在分析两种模式工作特点的基础上，提出临界模式控制的概念，并通过不同模式零、极点的分析，得出针对FLYBACK结构调整临界模式的方案，提出整体电路系统设计，并给出模拟仿真结果。
2020-10-04 01:00:006049
6049英飞凌镇流器驱动芯片ICB2FL03G集成PFC
英飞凌镇流器驱动芯片ICB2FL03G集成PFC用于 UV-C 消毒灯的智能镇流器 IC，UV-C 消毒灯的智能镇流器控制器 (ICB2FL03G) 采用纤薄的 SOP-16 封装。
2022-10-21 11:34:221216
1216利用二极管改善临界模式PFC电路效率示例
在实际的应用电路中，二极管和晶体管因其特性和性能不同而需要区分使用。在电源类应用中区分使用的主要目的是提高效率。本文将介绍PFC（功率因数改善）的一个例子，即利用二极管的特性差异来改善临界模式（BCM）PFC的效率的例子。
2023-02-10 09:41:05495
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利用二极管改善电流连续模式PFC电路效率示例
继上一篇临界模式PFC的例子之后，本文将探讨电流连续模式PFC的二极管特性差异带来的效率差异。利用二极管改善电流连续模式PFC电路效率示例这是以前介绍PFC时用过的简化的PFC电路示例。
2023-02-10 09:41:05506
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LED照明电路（临界模式PFC＋DC/DC）：利用MOSFET提升效率并降低噪声的案例
从本文开始将介绍在具体应用中效率等的改善案例。LED照明电路（临界模式PFC＋DC/DC）：利用MOSFET提升效率并降低噪声的案例，下面的电路摘自实际LED照明电路的相关部分。
2023-02-10 09:41:061443
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临界模式与连续模式的区别
在功率因数校正（PFC）电路设计中，临界模式（Boundary Conduction Mode，BCM）和连续模式（Continuous Conduction Mode，CCM）是两种关键的操作模式
2024-02-23 15:35:51245
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降压斩波电路断续与连续模式怎么判断
降压斩波电路是一种常见的电路拓扑，用于将高电压转换为低电压。根据工作方式的不同，降压斩波电路可以分为断续模式和连续模式。断续模式是指输出电流在某个时间段内为零，连续模式是指输出电流始终不为零。本文
2024-03-14 16:21:53116
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