通信电源中单相buck功率因数校正器的研究 research of single-phase buck pfc in communication power source.pdfVIP

第27卷第162期 电力 系统通信 V01．27No．162 200 TelecommunicationsforElectricPower 6年4月1O日 system Apr．10，2006 ·63· 通信电源中单相Buck功率因数校正器的研究 冷春1，赵风俭2，赵玉明3 3．北京中煤矿山工程有限公司，北京100013) 摘要：研究了断续电流模式(DCM)下单相Buck电路作为功率因数校正器的拓扑电路和工作原 理，给出了实现功率因数校正的临界条件和临界电感的计算公式；分析了输入电流产生畸变的原 因和影响畸变程度的主要因素；分别用功率匹配法和等效电流源法对该电路的输出电压纹波进 行了分析，总结了输入电流畸变与输出电压纹波的定性关系。仿真结果验证了理论分析的正确 性，表明单相Buck功率因数校乒器(即单相BuckPFc)可以满足通信电源对功率因数的要求。 关键词：单相Buck功率因数校正器；临界条件；临界电感；输入电流畸变；输出电压纹波 ■ 中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1005—7641(2006)04一0063—05 的一种。但是工作在不连续电流模式(DCM)的单 0 引言 相Buck电路，虽然采用电压跟随器PFC技术，但 通信电源是整个通信系统的“心脏和源动 在输入电压低于输出电压时，输入电流波形会有一 力”，在通信系统中的地位是不可比拟的。通信系 统对高频开关电源的各项指标要求都非常严格，尤 校正器输出电压存在频率是输入电压频率2倍的 其对功率因数的要求很高¨1。 电压纹波，其振幅正比于校正器的输出电流。 采用二极管整流、电容滤波整流环节的输入电 本文推导出了保证高功率因数的临界条件和 流会严重畸变，谐波含量大且功率因数较低，影响 临界电感的计算公式，采用2种不同方法深入分 电网的稳定运行。要有效地解决这个问题，就要对 析了单位功率因数单相Buck校正器的输出电压 用电设备进行功率因数校正(PFC)，从根本上消除纹波，得到了一致的分析结果。研究表明：在输 谐波源旧o。PFC常用的方法有LC无源补偿方式、 入电压低于输出电压时，输入电流畸变是降低功 电容二极管结构的无源补偿方式和有源校正方式。 率因数的根本原因，且电流畸变仅与开关占空比 有源功率因数校正技术已被认为是开关电源的最 有关，改善输入电流畸变与抑制输出电压纹波是 合适选择，研究者提出了大量的拓扑结构和控制方 一对矛盾。 法。目前在有源功率因数校正技术中，电感电流工 1 单相Buck PFC主电路结构及工作原理 作在不连续导电模式下的单相Boost电路，由于具 有电路结构简单、成本低廉、功率因数较高等特点， 电压跟随式单相Buck PFc主电路拓扑如图l 已得到了广泛关注。电路工作在此模式下，开关s 所示。 由输出电压误差信号控制，开关周期为常数，这种 PFC技术称为电压跟随器PFC技术¨o，但其还有 许多不足之处，主要是由于输入电流为脉动的三角 波，较高的开关峰值电流会带来较大的开关关断损 失，输出电压很高，会造成后一级校正器的开关应 力很大。因此，单相Buck电路功率因数校正电路 的研究有着重要的意义。就电压跟随器PFC来