如图,为Boost升压PFC常用实用拓扑(增加预充电路和旁路二极管)
如下为
一、上电瞬间
1、防止母线冲击电流过大,PFC电路一般有预充电电路,预充电阻会限流。
PFC电感L开机浪涌电流产生左+右-的自感电势(自感电流与外加电流反向,流出电感端为自感电势的正极)。
增加D2对母线的冲击电流比不加D2大,但是由于预充限流电阻的作用,该电流可限制。
二、开机时
预充结束后,机器正常开机,此时PFC电路软起
D2的加入使得对大电容充电过程加快,其上的电压及时建立,也能使PFC电路的电压反馈环路及时工作,减小开机时PFC开关管的导通时间,使PFC电路尽快正常工作。
三、PFC电路运行
1、若无D2二极管:雷击浪涌
当雷击发生在开关管Q导通时,浪涌电流流过PFC电感和开关管Q;
当雷击发生在开关管Q关断时,浪涌电流流过PFC电感和二极管D1;
当雷击发生在开关管Q和二极管D1切换时,浪涌电流流过PFC电感和开关管Q、二极管D1。
由于开关管Q和二极管D1为快管,耐冲击能力较弱,发生浪涌时容易损坏。
2、若有D2二极管:雷击浪涌
电流有两个支路到BUS电容:D2、L+D1
由于电感L上的电流不能突变.PFC电感本身对较大浪涌电流起限制作用。使得较多的浪涌电流经过D2二极管直接到BUS电容
从而保护了开关管Q和D1。
3、在输入电压高于参考BUS电压时:
PFC电路不工作。电流有两个支路到BUS电容:D2、L+D1。
D2起到分流的作用。且在此工作条件下:D2也参与承受功率电流,选型需注意电流、损耗。
四、动态(电压跳变、负载突变)
1、输入电压跳变
在输入电压跳变高于参考BUS电压时(压差越大,冲击电流越大)PFC电路不工作。
与上述情况浪涌类似,D2起到分流的作用。
2、负载突变
母线电压被拉到较低时,与开机类似,D2加快母线电压建立。
综上所述 :
以上电路中二极管D2的作用是在开机瞬间或负载短路、PFC输出电压低于输入电压的非正常状况下给电容提供充电路径,防止PFC电感磁饱和对PFCMOS管Q与二极管D1造成的危险,同时也减轻了PFC电感的负担,起到保护作用。该二极管的作用仍然可以说是减少浪涌的冲击,但主要是为了减少浪涌电压对开关管造成的威胁,而不是保护滤波电容的(去掉二极管D2后,电容Co上的浪涌冲击反而减小)。一般正常工作时,由于D2右面为PFC输出电压,电压比左面高,D2呈反偏截止状态,对电路的工作没有影响,D2可选用可承受较大浪涌电流的普通大电流的整流二极管。