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南通工 学院学报
１ ９ ，３ １
９７ １ （ ）
Ｊ ½ ½ ½ ½Ｎ½ ½½ ½ ½½ ½ ½Ｔ ½ ½½
½½½½
½ ½ ½ Ｉ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½½
½
电流 临界连 续时 Ｐ Ｃ电路 分析
Ｆ
陈
炜
赵 修 科
７一７
６弓
（
南通工学院 ，
南通 ２ ６ ０ ；
２ ０７ 南京 航空航天 大学 ， 京 ２ ０ １ ）
南
１０
６
６
½
摘
要
本文 讨论了 峰值 电 流型功率 固敦校 正 电路 、
电路 中 电感 临界连 续时 频率变 化的规 律 ， 别推导 了
分
Ｂ ½ ½Ｂ ½ ½Ｂ ½
½ ½、½ ½／ ½½和反激变换器 的导通 时间、
截止时问与输 入电压 、
输出电压 、
变换器 中电感等参数 的关 系，
指出了电路 实用范 围，
给出了最大和最小开关 周期 。利用这些关 系，
就可以进 行 电路设计
关
键词 功率固数；
变换器； 源； 一
电 垫
中 圉 法分 类号
ＴＮ８
６
０ 引言
Ｃ 磅，
电
蚴杼 槲 电 首
流临 连
．
为了½ 电路简单 价廉 ，
在工业与 民用 电器 中 ，
交流
直流 变换 普遍 采用 整流 后 电容滤 渡 ，
整
流 电路仅在 输入 电压绝对值高 于输 出电压时导 通 。
输入 电流呈尖 峰状 ，
电流波½ 中包含 丰富 的高
次谐 波 ，
这不 仅给 电½带 来 了严 重 的谐 波 污染 ，
而且½ 输入 功率 因数很 ½ ， 型值 为 ０ ５ ． 。
典
． ½０ ７
因而功 率因数校正 Ｐ Ｃ（½ ½ ½½½Ｃ ½½½ ½ 技术 成为 电力 电子研 究的 一个 热 点 。
Ｆ Ｐ ½ ½ ½½ ½½½½ ）
Ｆ
½
Ｆ Ｃ 技术 就是 通 过 一定 的控 制方 式 ， 输 入 电流 具 有 近似 正弦 的 波 ½ ， 与输 入 电压 同
Ｐ
½
且
相 ， 而½ 电路 的功率 因数接 近 １ 在 小功 率场 合 ，
从
。
常用 电感 电流 临界连 续 工½ 模 式 ， 电感 电
即
流峰 值跟踪 输入 电压波½ ， 电感 电流达到 跟 踪的 峰值 时功率 开关 关断 ； 电感 电流 下 降为零
½
½
时功 率开关 开通 。典 型 的控 制模 块 有 ＵＣ ８ ２等 。 类 Ｐ Ｃ 电路 除 了具 有所 采用 的功 率 电路
３５
这
Ｆ
的一 般特 点外 ， 要考 虑 输 入 电压时 变 的特 点 ，
还
即开 关频 率 是变 化 的 ， 给 电 路设计 带 来很 大
这
的 困难 。 文从 分析 Ｐ Ｃ 电路原 理 出发 ， 导 了工 ½频率 与 电路 参数 的 一些 基本关 系 ， 电路
本
Ｆ
推
为
设 计 提供 依据 。
１ 工 ½频 率 与电 路参 数的 关系
１ １ Ｂ ½ ½电路 的 电流 波 ½
． ½ ½
电感 电流 临界 连续 工 ½模式 的 Ｐ Ｃ电路 一般 以 自激 振 荡方 式 工½ ，
Ｆ
由于输 入 电压 是 变化
的 ， 关频 率也 是 变化 的 。如果功 率 电路 采用 Ｂ ½½
开
½ ½ 变换 器 （ １½） 其输 入 电流波 ½ 如 图 １
图 （） ，
（） 示 。
½所
根据 Ｂ ½½电路 的基本 原理 ，
½½
在功 率 开关 Ｓ导通 时
Ｖ． Ｌ ／ ½
一 ½½½
（）
１
½ Ｓ关断 时
½
．
Ｖ。一 一 Ｌ½½½
／½
（ ）
２
式 中输 入 电 压 Ｖ ＝ Ｖ ½½ ½Ｌ为升 压 电感 ； 出电 压 。
．½￣ 。
输
在稳 态 时是 一 个 常数 ， 般 为输
一
入 电压 峰值 的 １１倍 ； 率 电路 的开关 频 率远 远高 于 电 ½频 率 ５Ｈ½ 在 每个 开关周 期 内可 以
．
功
０ ，
认 为输入 电压也是 一 个常数 ，
电感 电流 临界 连续 时 ，
其峰值 电流波 ½也 为 正弦 波 ½一 Ｌ ½ ½。
½½ ½
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第 １
期
陈
炜等 ：
电流 临界 连 续 时 Ｐ Ｃ 电路 分 析
Ｆ
・４ ・
５
相½ ／’
（
‘ 魄 固
¨
½ 艘亓 圆
½ ；
图 １ Ｂ½½ 电路原理图 （）
½½
½ 和波½ 图（ ）
６
根 据 式 （）Ｓ的导 通 时 间为
１，
ＬＩ ½
￣，½ ½½
½
：
：
（）
３
关 断 时间 为
ＬＩ ½½½
½ Ｊ
½
：
（ 一 ½½ Ｊ）
½½
½
（）
４
因此 ， 关 周期 为
开
丁 一
（）
５
式 中 矗： Ｖ ／ 输入 电 压的峰值
…½
½ ½ 。
／ — 由图 １６ 可 见 ，
（）
开关 电流波 ½ 是三 角渡 ，
每个
周期 电流 的平均值 为
½
＝ ／
２
因通常 的 Ｐ
ＦＣ 电路的 输入 端½ 带 有高 频滤 波 器 ，
故
输 入 电流 的瞬 时值 即 为 每个 周 期 的 平均 值 给 定
如
电感量 Ｌ、
输入 电压 和 ， 值 ，
可计 算 出输 入电流 ½
，
结果 如 图 ２中 曲线 １所示 。 过 分 析 ， 谐 波 含 量 很 《
通
其
½，
计算 出功率因数为 ０９９可见，
．９
这种电路具有优 誊
良的功率 因数 校正 ½ 力。
１ ２ 电路 参数 和 Ｉ½频 率 的关 系
．
由于 电流 波 ½ 失 真 度 和 相 移极 ½ ， 以 电路 输
所
入 功 率
ＶＩ ＝
一
１
０
时闻 ／
５
．
，
兰
激艚
变
（）
７
所以
Ｉ ＝ ４ Ｖ
Ｐ／
式 中 为 电路 的总效 率 。
由式 （） 过变 化 ， 式 （）代入 并化 简 ， 到 每个 开关周 期 的导 通时
３经
将
７
得
½
可
½ ： Ｖ
ＬＩ ，
￣
： Ｚ
ＬＰ／
Ｖ½
（）
８
用与 ？ 相 似 的处 理方 法 ，
由式 （ ） 得功率 开关 的截止 时 间 Ⅳ为
４ 可
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・４
６・
南
通
工
学
院
学
报
７ ： 可 ＝
开 关 周期 为
（
１＋
）
（）
９
由式 （ ）
８ 可见 ， 电路参 数 一定 时 ，’ 一个 常数 ，
½
７
是
不随 ½ 变 化 而变 化 由式 （）可见 ，
½
而
９
７ 随 变 化而 变化 ，
，
其最 大值 发 生 在 ½ 一 ２ ／
½ ２处 ，
其值 为
一
，
．
南
：
“）
½
母 、．
…
， ●
最 大 开关 周期 为
７½ ；
’
×
）
最 小 开关 时 间发 生在 输入 电压 过零处 ，
即
Ｔ… ＝ ７ 一 ２ Ｐ／
Ｌ Ｖ
．
（ ２
１）
由式 （）可 见 ，½ 负½½加 大 时 ， 入 电流 加大 ，
８
输
即输 入 功率 加大 ，导通 时间 加长 。如 果 最
大 负½½ 电流 是最 小 负½½ 电流 的 ½ 倍 ，则导通 时 间 ７洲也将 变化 ½ 倍 。在 一定 的 负½½ 下 ， 断
１
关
时 间 （ （ ） 随时 间变 化而 变化 ， 输入 电 压过零 处为零 ， 在 ／
式 ９）
在
而
２时 最大 ， 开关 频率 在 输
即
１ ．
；
½
．
½
：
．
入 电压 过零 时最 高 （ １ 』 ， 最½ 频率 为 ．＝ １』 电 ½一个 周 期 内的开关 频 率
Ｌ ＝ 厂’ 而
）
厂’ 在
½
比Ｃ
一
／删。
， 如综 合 考 虑负 ½½ 由½ ½½变 化 到 满½½ ，
则最 高频 率 与 最½ 频 率 之 比 ½Ｃ是 很 大
的 。 给 电路设 计带 来 困难 。
这
由分析 可 见 ，
晶½管 流过 输入 电流 峰值 的 两倍 ，
电感 较平 均 电流 型
小。
因此 ， 种 工½ 模式适 用于 ５０ 以以下 固定 负½½ 或负 ½½变化 范 围不 大 的场合 。
这
０Ｗ
如果 给定 负½½ 和输 出 电压 ， 可根据 本 文提供 的有关 公式 进行 电 路设 计 。
就
．
．
、
．
．
幸½
圉３
Ｂ½½／ ½½电路
½½Ｂ ½
圉 ４ 反激变换器
２ 临界 电流连 续模 式 用于 Ｂ ½½Ｂ ½
½½ ½½或反 激电 路拓扑 的讨论
￣
如 果功 率 电路 采用 Ｂ ½½Ｂ ½（ ３ 或反激 式 （ ４ 变 换 器 ，
½½￣ ½½ 图 ）
图 ）
只有 开关 ½导通 时才有 输 入
电流 ， 入 电流波 ½如 图 ５所 示 功率 管导 通 时 ， 有与 式（ 】 同 的关 系式
输
½
具
１相
７ ＝ ＬＩ Ｖ
…／
（ ３
１）
式 中 Ｌ在 反 激 电路 中为初 级 电感
这 两种 变换 器 与 Ｂ ½½ 同 ，
½½不
在关断 时 间 内输入 电源不 提供 ½量 ，
只是 将 功率 开 关导 通 时
存储 在 电感 磁场 中的½ 量全 部放到 负½½ 上 ， 于 Ｂ ½½Ｂ ½
对
½½￣ ½½变换 器 （ ３ ， 断 时 间
图 ）关
Ｔ，½ Ｌ½／
½：
Ｖ 一 ＬＩ１ ½ ½ ／
埘 ½ ½ Ｖ，
½
（４
１、
而对 于反激 变换 器 （ ４ ，
图 ）若½ 略漏感 和损 耗 ，
关断 时 间
Ｔ ： ＬＮ ½协￡½。
挪½
½ ／
（ ）
１
５
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第 １
期
陈
炜 等 ： 流 临 界 连 续 时 Ｐ Ｃ 电路 分 析
电
Ｆ
・４ ・
７
则 开关 周期 为 ：
对 于 Ｂ ½½Ｂ½ ½电路
½½
￣ ½
Ｔ — Ｔ 十 了 — Ｌ （ ‘ ½ ￣／ ）Ｖ
１
１Ｊ ½
． ½／
对 于反激 电路
每 个开 关周期 的平 均 电流 为
½
— … ／ Ｔ
Ｔ ２
’
Ｔ — Ｌ （ ＋ Ⅳ 肿 ）
Ｉ １
雎 Ｖ
½
№
眦
帆
在 反激 变换 器 中 Ｎ 一 ／ 为变 比 。
在给 定输 入 电
压、
电感 Ｌ和 ， 时就 可计 算 输 入 电流 ，
值
计算 结
果如图 ２中曲线所示。
由曲线可见，
电流畸变大 ．
½½ ／ ・
日 ）
尤 其是 三次谐 渡失 真达 ４ ％ ， 率 因数 仅 为 ０９
圉 ５ Ｂ ½½Ｂ ½
５ 功
．。
½½ ½½和反激式 Ｐ
￣
辅人电流波½
经详 细 分析可 看到 ，
功率 器 件 电应 力大 。
因而这 两
种 电路 拓扑用 来½ 为 Ｐ
ＦＣ 电路 ， 于 临界 电流 模
对
式 不是 最½ 的选择 。
３ 结论
．
½
＝
Ｃ
½
峰 值 电流型 功 率 因数 校 正 电路工 ½ 在 电流 临界 连 续方 式 中宜采 用 Ｂ ½½为 主功率 电路 ，
½½
开关 频 率随输 入 电 压的变化 而变 化 。
开关 导通 时 间 Ｔ
恒定 ， 止 时间 Ｔ
截
随 ½ 变 化 ，
Ｊ
½
由零 值 变
∞
至最 大 值再变 到零 值 。 样就 存在 一个最 大周期 （½ ／ ） 两个最 小 周期 （ ½ ， 。 据 工
这
½ ＝½ ２和
½ 一０ ）根
Ⅺ
½频 率 与 电路 参数 的关 系可进 行 电路设 计 。
参 考文献
１ 丁道 宏． 力电干技术．
电
北京 ：
航空工业出版社 ， ２ ２ ２ ２６ ２ ３
½ ９． ０ ，０ ，１
９
２ 陈
炜．
开关电源功率因数校正技术研究 ：学½论文½ 南京 ：
［
．
南京航 空航天大学 ３未资料室 ， ５
１ ９
９
３ Ｉ ½½ ½½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½＆ Ａ½ ½ ½ ½½Ｈ½ ½ ½½ ９ 一 ½ ９ ． ９ ５ ６ ２ ２ ６ ２ ７
½ ½ ½ ½½ ½½½ ½ Ｕ½½½ ½ Ｐ ½ ½ ½
½
½½ ½ ½ ½ ½ Ｉ ５
½ ½
９
９ ６ １ ９ ． — ７ ½ — ７
唱
哪
∞
眦
呲
½
眦
ＡＮＡＬＹＳ ＳＯＦ Ｐ Ｃ ＲＣＵＩ ＯＲ
Ｉ Ｆ ＣＩ
ＴＳ Ｆ
ＣＲＩ ＣＡＬ ＣＯＮＴＩ
ＴＩ
ＮＵＯＵＳ ＣＵＲＲＥ
ＮＴ Ｍ ＯＤＥ
Ａ½ ½ ½ ½ Ｔ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ —
½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ，½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½， ½ ½－ ½ ½ ½ ½ ½－ ½ ½½ ½½ ½ ½ —
½ ½ － ½ ½ ，½ ½ － ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½
½ ½½ ½ ½ ， ½ ½ ½½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½½Ｐ Ｃ ½½½½ ½ ½ ½ ½ Ｂ ½ ½Ｂ ½
½ ½½ ½ ½½ ½½ ½ ½½ ½½ ½ ½½ ½½ ½½½ ½ Ｆ ½ ½ ½ Ｂ ½ ，
½
½
½
½
½
½ ½ ½½
½ ½／ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ，½ ½ ½ ½ ½ Ｕ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｐ
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½
½
½ ½ ½ ½ Ｏ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ＦＣ ½½½ ½ ½ ½
½ ½
½
½ ½ ½
½ ½½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ 、
½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½
½
½ ½
½
Ｋ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ， ½ ½ ½ ½ ½ ， ½ ½½ ½ ½ ½ ， ½ ½ ½ ½ ½½ ½
½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½ ½½
½ ½½ ½ ½
½ ½½ ½ ½
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