NCP1631控制交錯并聯功率因數校正器的研制

張友軍+徐偉++季重陽

摘 要： 采用PFC控制芯片NCP1631設計了一款工作在全電壓輸入范圍下的交錯并聯PFC電路。詳細分析并討論了NCP1631芯片的特點以及PFC變換器的設計參數等，最終研制了一臺500 W交錯并聯BOOST型PFC變換器樣機。實驗結果表明，采用NCP1631的交錯并聯PFC電路，在寬輸入電壓范圍內具有良好的功率因數校正效果。

關鍵詞： 功率因數校正； 交錯并聯； NCP1631； BOOST型

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）23?0141?03

Development of interleaving power factor corrector based on NCP1631

ZHANG Youjun， XU Wei， JI Chongyang， CHEN Ke

（School of Mechanical and Electric Engineering， Soochow University， Suzhou 215021， China）

Abstract：An interleaving PFC （power factor correction） circuit working at the input voltage range was designed based on PFC control chip NCP1631. The features of NCP1631 chip and design parameters of PFC convertor are analyzed and discussed in detail. A prototype of 500 W interleaving BOOST?type PFC convertor was developed. The experimental results show that the interleaving PFC circuit with NCP1631 has good PFC effect within a wide input voltage range.

Keywords： power factor correction； interleaving； NCP1631； BOOST?type

0 引 言

隨著單相臨界導通模式（CRM）下BOOST型PFC技術的成熟和功率等級的進一步提高，以及在一些對體積有嚴格要求的應用設備中，原有的CRM PFC電路已難以滿足需要。因此PFC變換器常常采用并聯形式來增加功率等級，減小輸入電流的紋波，降低開關損耗，以提高變換器的效率。

對于目前CRM交錯并聯PFC電路多采用兩種方案：

（1） 主從方案，即主從支路自由工作，且從支路以180°相位跟隨主支路工作，其難點在于維持CRM工作（沒有死區時間）；

（2） 交互相位方案，即每個相位工作模式相同且兩個相位交互作用，設定相移180°，難點在于保持恰當的相移，若某個相位的導通時間發生擾動，則可能減弱180°的相移。

本文NCP1631芯片采用交互相位方案，其內置振蕩器充當電路的時鐘產生器，管理相位異相工作，使兩個相位交互作用，且保持180°相移。NCP1631能提供一個“pfcOK”信號，用于啟動/關閉下行轉換器，簡化轉換器設計，它還具有前饋功能，用于改善環路補償。此外，NCP1631芯片有過流保護（OCP）、浪涌電流檢測、過壓保護（OVP）以及欠壓保護（UVP）等保護措施。

1 NCP1631的特點及工作特性

1.1 芯片的特點

基于NCP1631交錯并聯PFC應用電路如圖1所示。其中NCP1631型PFC控制芯片采用16腳SOIC封裝，工作在頻率鉗位臨界導通模式（FCCRM），即可以工作在斷續模式（DCM），也可在臨界導通模式（CRM）下工作，且它兼有兩種工作模式的優點。如在DCM時開關頻率是固定的，能夠限制電路的最大開關頻率，從而簡化EMI濾波器的設計。而在CRM時可以限制電感，升壓二極管以及開關管中的最大電流，從而可以使用較為便宜且電流容量小的一些功率器材，不僅可以降低成本，而且有助于提高電路可靠性。此外，交錯并聯的兩個支路組合起來像是一個連續導通模式（CCM），減小輸入輸出電流的紋波。

電路工作在FCCRM時電感電流[iL]的波形如圖2所示。在[iL]的峰值附近，電路工作在CRM；在[iL]的過零點附近，則電路工作在DCM。

4 結 論

本文通過對NCP1631芯片理論分析給出升壓電感、開關器件的參數設計過程。結合實驗結果表明，基于NCP1631的交錯并聯FCCRM PFC實驗樣機在寬輸入電壓范圍內具有良好的功率因數校正效果，很好地減少了輸入電流紋波，降低了EMI的設計難度，減小了電感磁芯尺寸，降低了成本，效率能夠達到使網側功率因數接近1等優點。

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