抑制单级PFC中储能电容电压的拓扑研究

　用变压器绕组N1实现负反馈来抑制电容电压VC。当Q开通时，VC加在变压器的初级绕组Np，因此绕组N1上的电压同VC成正比。只有当输入整流后的电压大于N1上的电压时，电感LB上才有电流；Q关断时，LB上的能量经过D1释放到CB。负载变化引起VC变化，加在LB上的电压立刻变化，从而改变了输入电流和输入功率，有效的抑制了VC的增长。加入N1除了能降低VC外，还能在Q开通时，由N1直接传递部分能量到负载，降低了开关管的电流应力，提高了变换器的效率。但N1的加入降低了功率因数，增加了电流谐波含量。在图1的AB之间再增加一个绕组N2[3][8]，如图2所示。

图2　用双绕组抑制电容电压的 单级PFC变换器
　　加绕组N2之后，在Q关断时，加在电感LB上的反向电压为VC和N2上的电压之和减去输入电压，加大了电感LB在关断时的电流下降率，减小了输入功率，从而进一步降低了VC，同时也提高了功率因数。N2的选取应该满足N1+N2Np。可见，增大N1可以降低电容电压，提高效率。但同时降低了功率因数，增加了电流谐波含量。
　　如果要求更低限度的减小开关器件的电压、电流应力，那么在图1和图2中的二极管D2和绕组N1之间加入电感Lr，使输入电流工作在CCM下。Lr可以利用变压器漏感，也可以另外加一个电感[3]。

3.2　单级反激并联功率因数校正（PPFC）变换器

单级反激PPFC变换器[6]，如图3所示。

图3　单级反激PPFC变换器
　　TX1、Q、D3、Cf、RL构成电路的主支路，TX2、D2组成电路的辅助支路。储能电容CB通过D1充电到输入电压的峰值电压作为辅助支路的输入电压。由于两个并联反激支路同时工作，使用二极管D2、D3来防止这两个支路之间产生循环电流。该变换器由输入电压Vin和储能电容C2同时给负载提供能量。尽管输入电压Vin给负载提供大部分能量。但是，当输入电压很小时，负载的能量主要由储能电容CB提供。两个变压器可以在DCM或CCM下工作。对于小功率应用，为了提高效率，两个变压器都工作在DCM下。主支路与辅助支路之间的功率分布决定输入电流的谐波含量，而变压器TX1、TX2的电感值决定功率分布。所以，通过正确的设计变压器TX1、TX2的电感值可以使输入电流的谐波含量满足IEC1000-3-2标准。该变换器仅用一个有源开关和一个控制环就可快速的调节输出电压。
　　它的主要优点是结构简单、效率高、储能电容电压被箝位，电压值的大小等于输入电压的峰值，对功率开关管没有产生附加的电压应力。另外，在Q开通时，由TX1直接传递大部分能量到负载，降低了开关管的电流应力，提高了变换器的效率。它的主要缺点是元件数目多，成本较高。