MC34262系列PFC控制芯片的應用研究

摘要：介紹了MC34262系列PFC控制芯片的性能和特點，著重研究在APFC應用中如何進行電路元件參數的設計，同時分析了在實驗中易出現故障的解決方案。

1引言

　　傳統的從220V交流電網通過非控整流獲取直流電壓，在電力電子技術及電子儀器儀表中獲得了廣泛的應用。但這種非控整流使得輸入電流波形發生嚴重畸變，并呈脈沖狀。這樣，一方面對電網造成嚴重污染，干擾其他電子設備的正常工作；另一方面大大降低了輸入電路的功率因數，如在中、大型非控整流設備中，輸入電路的功率因數大致在0.5～0.7左右，有的甚至更低。因此，必須采取有效的技術措施來減少輸入電流波形的畸變，提高輸入電路的功率因數。

　　提高功率因數的方法概括為兩大類型：一類是無源功率因數校正法，它主要是通過電路設計來擴大輸入電流的導通角；也可以采用高頻補償的方法來提高輸入電流的導通角；另一類是有源功率因數校正法，它是通過在電網和電源裝置之間串聯插入功率因數校正裝置，其中單相BOOST電路因具有效率高、電路簡單、成本低等優點而得到廣泛應用，并稱之為有源功率因數校正（APFC）電路。在有源功率因數校正控制芯片中，其種類繁多，有峰值電流控制法、平均值電流控制法等。本文著重討論MOTOROLA公司生產的一種新型高性能、零電流控制模式的功率因數校正控制芯片MC34262（MC33262），同時分析它在功率因素校正電路應用中的設計要點及實驗結果。

圖1MC34262系列PFC控制芯片內部結構框圖

圖2有源功率因數校正電路框圖

圖3電流控制波形圖

圖4MC34262系列控制芯片在APFC中的實際應用

　　MC34262系列PFC控制芯片為8腳雙列直插塑封（亦有表面貼裝封裝）器件，內部含有自起動定時器、正交倍增器、零電流檢測器、圖騰柱驅動輸出（0.5A）以及過壓、欠壓和過流等保護電路，具體內部結構框圖見圖1。

　　MC34262系列PFC控制芯片的最大特點是采用零電流導通模式控制，圖2所示即為采用MC34262系列PFC控制芯片構成的有源功率因數校正電路框圖。

　　圖中，開關Q1的通、斷受控于MC34262中零電流檢測器，當零電流檢測器中的電流降為零時（即續流二極管D1中的電流降為零時），Q1導通，此時電感L開始儲能，電流控制波形見圖3所示。這種零電流控制模式的突出優點是：

　　（1）由于儲能電感中的電流為零時，Q1才能導通，這樣就大大減小了開關的應力和損耗，同時對二極管的恢復時間沒有嚴格的要求，因此選用普通的快恢復二極管即可滿足設計要求；另一方面免除了由于二極管恢復時間過長引起的開關管損耗，也就大大增加了開關管的可靠性。

　　（2）由于開關管的驅動脈沖間無死區，所以輸入電流是連續的并呈正弦波，這樣大大提高了系統的功率因數。

　　另外，由MC34262系列有源功率因數校正控制器構成的功率因數校正電路結構簡單，外圍電路元器件少，這就大大縮小了電路的體積，降低了系統的成本，提高了系統的可靠性。

3MC34262系列PFC控制芯片應用在APFC電路中的設計要點　　MC34262系列PFC控制芯片在APFC電路中的實際應用電路如圖4所示，該系統的主要技術要求為：

　　（1）輸入電網電壓范圍AC90V～265V

　　（2）輸出直流電壓DC400V

　　（3）輸出功率500W

　　根據上述要求，先計算出APFC電路的主要元件參數。

31電感L中的峰值電流ILPILP=(1)　　式中PO——要求的輸出功率500W

　　η——變換器的效率取0.92

　　VAC（L）——最低的電網輸入電壓90V

　　則：ILP=≈17A（2）

　　考慮到開關管的耐壓應降額75％使用，若升壓變換器的輸出電壓為400V，則應選用耐壓至少為500V的開關管，電流的選取應大于峰值電感電流。

32電感LL=T(3)

　　式中：T——開關脈沖周期。當輸入電網電壓的范圍為：AC90V～265V時，T的取值為40μs。此時：L=≈200μH(4)

33R1及R2的計算　　VO≈Vref(5)

　　式中：Vref——芯片內部提供的基準電壓，取值為2.5V，根據式（5）：（6）

　　令R2=1.8MΩ，則R1=11kΩ

34過流電阻R7的計算

　　當輸入電網電壓的范圍為AC90V～265V時，令電流取樣電壓VCS=1V且必須小于1.4V，此時：

　　VCS=R7ILP（7）　　則(8)

　　取R7=0.062Ω/3W

35R3及R5的計算

　　令倍增器的輸入電壓VM=3V　　則：(9)

　　式中VAC（H）——電網的最高輸入電壓265V

　　由式（9）：(10)

　　令R5=1.2MΩ，則R3=10kΩ

4MC34262系列PFC控制芯片在APFC電路中易出現的故障與處理

　　MC34262系列PFC控制芯片在APFC電路中最常見的故障是不易起動和過流保護電路易受干擾。

　　不易起動的原因是：由于誤差放大器具有高輸出阻抗特性，易受外界干擾。在控制系統正常工作時，2腳上的電壓接近于倍增器的閾值電壓（約為2V）。若超過2V，則自動切斷輸出驅動信號。所以為確保系統可靠工作，在2腳和6腳之間接入一個容量較小的補償電容。

　　過流保護電路易受干擾的原因是：由于過流保護取樣電阻R7上有較強的干擾電流流過時，過流比較器易觸發翻轉，造成誤觸發。為克服過流比較器的誤動作，可在R7與4腳之間增加RC濾波電路，通常RC濾波電路的時間常數取為200ms。

5結語

　　本實驗樣機采用MC34262PFC控制芯片設計了一個500W的功率因數校正電路，由于系統采用零電流控制模式，故大大減小了開關的應力和損耗，同時對續流二極管的選取也沒有嚴格的要求。此外，該系統電路結構簡單，體積小，工作穩定可靠，在中功率APFC電路中有著廣泛的應用前景。