在現(xiàn)代電子設(shè)備中，功率因數(shù)校正模塊對于提高電源效率和電能質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。由中電華星提供的 PF - A 系列功率因數(shù)校正模塊，憑借其獨特的設(shè)計和優(yōu)良的性能，在眾多電子應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。以下將對該系列模塊進行全面深入的介紹。

基本組成和工作原理

PF - A 系列功率因數(shù)校正模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密，由輸入整流電路、升壓電路、輸出整流電路、控制電路、市電電壓取樣電路、輸出電壓取樣電路、電流取樣電路、過壓保護電路、浪涌電流保護電路、過熱保護電路、輔助電源和模塊工作監(jiān)控電路等多個部分組成。其中，控制電路是部分，通常由基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、乘法器、電流放大器、PWM 比較器等構(gòu)成。

該電路的工作原理基于對輸入電流的控制。功率因數(shù)校正電路輸出電壓經(jīng)濾波后加到控制電路中的誤差放大器，與基準(zhǔn)電壓比較，差值放大后送入乘法器。市電電壓經(jīng)全波整流后也加到乘法器，乘法器將輸入電壓信號與輸出電壓信號相乘，形成基準(zhǔn)電流信號。電流取樣電壓正比于輸入電流，加到電流放大器與基準(zhǔn)電流信號比較，誤差值放大后加入 PWM 比較器，與鋸齒波電壓比較形成脈寬調(diào)制（PWM）信號，該信號經(jīng)驅(qū)動電路控制升壓電路中的功率開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷，使輸入電流跟蹤基準(zhǔn)電流變化。由于基準(zhǔn)電流受市電電壓和輸出電壓制約，所以該電路既能穩(wěn)定輸出電壓，又能保證輸入電流為正弦波且與市電電壓同相位，使功率因數(shù)接近于 1。

引腳排列及功能

PF - A 系列模塊的引腳排列具有明確的功能定義。AC (L) 腳為交流市電（相線）輸入端，AC (N) 腳為交流市電（中線）輸入端，+V 腳是直流輸出電壓正極， - V 腳是直流輸出電壓負(fù)極。R 腳為浪涌電流抑制端，通過外接電阻可抑制輸入電壓接通瞬間的浪涌電流，但在輸入電壓中斷后 1s 內(nèi)再次接入時，浪涌電流抑制電路不工作。SG 腳是電源接通信號返回端，模塊并聯(lián)工作時，輸出引線應(yīng)與電源接通信號返回線分開，各模塊的 SG 腳應(yīng)直接連在一起以保證同一電平。ENA 腳為電源接通信號輸出端，集電極開路輸出，當(dāng)模塊輸出電壓達到規(guī)定值時變?yōu)榈碗娖?，此時電源模塊正常輸出電壓；為高電平時，模塊不能加負(fù)載。PC 腳是并聯(lián)工作控制腳，輸入交流電壓在 85 ~ 255V 時，模塊可并聯(lián)供電，將各模塊的 PC 腳連在一起即可實現(xiàn)自動均流，但要注意每只模塊輸出功率不能超過輸出功率，輸出電流應(yīng)設(shè)定在額定輸出電流的 90% 左右，且只有輸出功率相同的 PF - A 模塊才能并聯(lián)，并聯(lián)數(shù)目不超過 5 只。IOG 腳是模塊工作監(jiān)控腳，集電極開路輸出，模塊正常工作時輸出低電平，輸出電壓關(guān)斷后延遲 500 ~ 700ms 變?yōu)楦唠娖?。AUX 腳是輔助電源輸出腳，輸出直流電壓為 12 ~ 20V，輸出電流為 10mA，實際應(yīng)用中不能與其他腳短路。

主要技術(shù)參數(shù)

1. 輸入電壓范圍：考慮到不同國家交流電壓的差異，該模塊輸入交流電壓范圍為 85 ~ 265V。當(dāng)輸入交流電壓超過 255V 后，功率因數(shù)校正電路不工作，模塊直流輸出電壓等于輸入交流電壓的全波整流電壓。
2. 額定輸出電壓：交流輸入電壓在 85 ~ 255V 時，模塊額定直流輸出電壓為 360V，輸出電壓精度為 2%；輸入交流電壓超過 255V 后，輸出電壓等于輸入交流電壓的全波整流電壓。
3. 輸出功率：該系列模塊有 PF500A - 360 和 PF1000A - 360 兩種規(guī)格，PF500A - 360 輸出功率為 500W，PF1000A - 360 輸出功率為 1000W。當(dāng)輸入交流電壓低于 100V 時，輸出功率會相應(yīng)降低，模塊效率也會變化。
4. 功率因數(shù)與效率：模塊內(nèi)部采用有源功率因數(shù)校正電路，輸入電壓在 85 ~ 255V 時，功率因數(shù)可達 0.99 以上；輸入電壓超過 255V 后，功率因數(shù)明顯降低。輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)時，模塊效率可達 90% 以上，輸入電壓低于 100V 時，輸出功率和效率都會受影響。
5. 工作溫度和儲存溫度：為保證模塊正常工作，底板溫度應(yīng)保持在 85℃以下，需加裝適當(dāng)散熱器。存放時，應(yīng)儲存在溫度變化不大的場合，避免溫度急劇變化造成結(jié)露影響模塊內(nèi)部焊點。
6. 耐壓與絕緣：模塊輸出端、輸入端與底板間交流耐壓值為 3kV（1min），耐壓測試時測試儀電流極限應(yīng)設(shè)定在 20mA，外加電壓應(yīng)從零逐漸增加到耐壓值再逐漸降到零。采用帶定時器的耐壓測試儀時，儀器關(guān)斷產(chǎn)生的脈沖電壓可能損壞電源模塊。輸出端、輸入端與底板間絕緣電阻應(yīng)采用 500V 直流絕緣電阻測試儀測試，絕緣電阻值應(yīng)大于 100MΩ。

保護功能

1. 過電壓保護：模塊內(nèi)裝有過壓保護（OVP）電路，當(dāng)輸出電壓超過設(shè)定的過電壓保護值（390 ~ 420V）時，功率因數(shù)校正回路（PFHC）不工作，直流輸出電壓降到交流輸入電壓的全波整流電壓。過壓保護電路動作后，延遲 500 ~ 700ms，電源接通信號（ENA）變?yōu)楦唠娖?，模塊輸出電流中斷，模塊工作監(jiān)控信號（IOG）也變?yōu)楦唠娖?。過電壓保護動作后，需先切斷交流輸入電壓，待輸出電壓下降到 20V 以下后再接通輸入電壓，功率因數(shù)校正電路才能恢復(fù)，且模塊出廠時過電壓保護值已設(shè)定，外部不能調(diào)整。
2. 過熱保護：模塊具有過熱保護功能，當(dāng)環(huán)境溫度或模塊內(nèi)部溫度異常上升時，功率因數(shù)校正電路（PFHC）停止工作，直流輸出電壓降到輸入交流電壓的全波整流電壓。模塊底板溫度達到 100 ± 15℃時，過熱保護電路動作。輸入交流電源切斷后，底板溫度降低到一定數(shù)值，再接通輸入電源，功率因數(shù)校正電路可恢復(fù)正常工作。

基本應(yīng)用電路

PF - A 系列功率因數(shù)校正模塊基本應(yīng)用電路需要外接一些元件，包括不同規(guī)格的電容和電阻，以及輸入保險絲和輸出保險絲。電容 C1、C2、C3 應(yīng)選用交流脈動電流額定值符合要求的電容器，安裝時要盡可能靠近相應(yīng)端子。電容 C4 用于降低噪聲，需根據(jù)漏電流、EMC 和輸出噪聲等特性確定電容量，且要選用耐壓高的電容器。電容 C5 根據(jù)輸出脈動電壓和輸出電壓保持時間選擇，不同模塊有不同的容量范圍。電阻 R1 用于抑制浪涌電流，阻值可根據(jù)公式 R1 = Uin / It 計算，選用時還需考慮承受的浪涌電流耐量 I2t。輸入保險絲和輸出保險絲規(guī)格根據(jù)不同模塊型號選擇，輸入保險絲要考慮外加電壓和浪涌電流耐量等參數(shù)，輸出保險絲應(yīng)選用快速熔斷型。

圖 由中電華星提供的 PF - A 系列模塊基本應(yīng)用電路