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[摘要]具有电压切换功能的功率因数校正电路，可使功率因数校正电路随交流电输入的高低工作在不同档位的输出电压，在交流输入电压低时功率因数校正电路自动切换到另一档，与传统的功率因数校正电路相比，功率因数和效率都有所提高，减小对电网的污染并节约了电能。
[关键词]电压切换 交流电压检测 功率因数
中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1020012－02
传统的用于电子设备前端的二极管整流器，作为一个谐波电流源，干扰电网线电压，产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰，导致电源的利用效率下降。近几年来，为了符合国际电工委员会61000-3-2的谐波准则，功率因数校正电路正越来越引起人们的注意。功率因数校正技术从早期的无源电路发展到现在的有源电路；从传统的线性控制方法发展到非线性控制方法，提高功率因数的方法概括为两大类型：一类是无源功率因数校正法，它主要是通过电路设计来扩大输入电流的导通角；也可以采补偿的方法来提高输入电流的导通角；另一类是有源功率因数校正法，它是通过在电网和电源装置之间串联插入功率因数校正装置相BOOST电路因具有效率高、电路简单、成本低等优点而得到广泛应用，并称之为有源功率因数校正（APFC）电路。在有源功率控制芯片中，其种类繁多，有峰值电流控制法、平均值电流控制法等,新的拓扑和技术不断涌现。虽然无源功率因数校正电路得到的功率因数不如有源功率因数校正电路高，但仍然可以使功率因数提高到0.7～0.8，因而在中小功率电源中被广泛采用。有源功率因数校正电路自上世纪90年代以来得到了迅速推广,有源功率因数校正电路是在桥式整流器与输出电容滤波器之间加入一个功率变换电路，使功率因数接近1。有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，体积小、重量轻，比无源功率因数校正电路效率高。
传统的有源功率因数校正电路只有一个档位电压输出，当交流输入电压过低时，有源功率因数校正电路的输出电压会降低，因此功率因数及效率都会降低。为解决上述技术问题，故设计了具有电压切换功能的功率因数校正电路，具体技术方案是：提供一种电压切换电路，其包括交流电压取样电路、分别与该交流电压取样电路的输出端连接的交流电压检测电路和切换控制电路，该交流电压检测电路的输出端还与该切换控制电路连接。
请参阅图1，本方案功率因数校正电路包括依次连接的滤波电路1、第一整流电路2、电感3、MOS管4、第二整流电路5和电解电容6，该功率因数校正电路还包括反馈电路7、PFC（功率因数校正）控制器8和电压切换电路9，该PFC控制器8接在MOS管4的输入端，反馈电路7分别接在电解电容6的输出端、PFC控制器8的输入端和电压切换电路9的输出端，电压切换电路9的输入端接在滤波电路1的输出端，滤波电路1的输入端接的是交流电源。
上述PFC控制器8通常可以选用UC3854，MOS管4的通、断受控于UC3854中零电流检测器，当零电流检测器中的电流降为零时（即续流二极管中的电流降为零MOS管4导通，此时储能电感开始储能，这种零电流控制模式的特点是：
（1）由于储能电感中的电流为零时，MOS管4才能导通，这样就大大减小了开关的应力和同时对二极管的恢复时间没有严格的要求，因此选用普通的快恢复二极管即可满足求；另一方面免除了由于二极管恢复时间过长引起的开关管损耗，也就大大增加了；
（2）由于开关管MOS管4的驱动脉冲间无死区，所以输入电流是连续的并呈正弦波，这样大大提高了系统的功率因数。
PFC控制器8具有PFC输出电压检测脚，该引脚与反馈电路7相连接，然后将检测的电压传给PFC控制器8，如果PFC控制器8检测到电压偏高，则PFC控制器8输出给MOS管4的脉冲变窄，MOS管4导通时间变短，PFC输出电压变低；反之，如果PFC控制器8检测到电压偏低，则PFC控制器8输出给MOS管4的脉冲变宽，MOS管4导通时间变长，PFC输出电压变高。通过不断地调整功率因数校正电路的输出电压，使功率因数校正电路输出稳定电压。
如图2所示，本方案的电压切换电路包括交流电压取样电路91、分别与该交流电压取样电路91的输出端连接的交流电压检测电路92和切换控制电路93，该交流电压检测电路92的输出端还与该切换控制电路93连接。
如图3所示，具体实施方式的电压切换电路9的交流电压取样电路91包括二极管D02、与二极管D02串联并接地的电容C01、与二极管D02串联的取样电阻R02、R03、R04、R05和R06以及与取样电阻R05串联并接地的电容C02，取样电阻R06接地；所述交流电压检测电路92包括可调分流基准源，该可调分流基准源为TL431芯片，其阳极接地，其参考端连接在取样电阻R06的取样电压输出端；所述切换控制电路93包括PNP三极管Q02，所述PNP三极管Q02的发射极经电阻R08、R09与交流电压取样电路91的取样电阻R06上的取样电压输出端连接，PNP三极管Q02的集电极接18V直流电压，PNP三极管Q02的集电极和基极之间还串接电阻R07，PNP三极管Q02的基极与TL431的阴极之间串联一电阻R10，所述切换控制电路93还包括NPN三极管Q01，其发射极接地，其基极通过电阻R12接地，其基极还通过电阻R11与PNP三极管Q02的发射极的连接；所述反馈电路7由串联的取样电阻R13、R14、R15和R16组成，取样电阻R13接地，取样电阻R16与PFC输出端连接，NPN三极管Q01的集电极接在取样电阻R13的取样电压输出端，PFC控制器8的PFC输出电压检测脚接在取样电阻R14的取样电压输出端。
电压切换电路的工作原理是：输入交流电经过二极管D02整流后，通过取样电阻R02、R03、R04、R05和R06的分压，将取样电阻R06上的取样电压传送至交流电压检测电路92的TL431芯片进行比较，当取样电阻R06上的取样电压高于2.48V，即TL431的参考端电压高于2.48V，则TL431导通；反之，TL431截止；当TL431的参考端电压高于2.48V，同时在PNP三极管Q02的集电极接18V直流电压时，PNP三极管Q02导通，然后NPN三极管Q01导通，NPN三极管Q01导通相当于将取样电阻R13短路；当TL431的参考端电压低于2.48V，则PNP三极管Q02和NPN三极管Q01均截止，取样电阻R13正常工作。PFC输出电压取决于取样电阻R13和R14串联电阻上的电压，所以只要改变取样电阻R13工作与不工作的状态就可以改变PFC的输出电压。本方案主要是通过切换取样电阻R13的阻值，当切换电路工作时，取样电阻R13被短路，反馈电压就只是R14上的电压；当切换电路不工作时，取样电阻R13是正常阻值，反馈电压就是取样电阻R13和R14上的电压和，所以PFC输出的电压也有两档。
本方案主要应用在带有功率因数校正电路的电源上，功率因数校正电路随交流电源输入电压的高低不同，而工作在不同档位的输出电压（若交流输入电压85V~160V，则PFC输出电压为310V；交流输入电压160V~260V，则PFC输出电压为370V）。
本方案电路可使功率因数校正电路随交流电输入的高低工作在不同档位的输出电压，当在交流输入电压低时功率因数校正电路自动切换到另一档，在这个条件下与传统的功率因数校正电路相比，功率因数和效率都有所提高，减小对电网的污染并节约了电能。所选器件均为常用器件，电路结构简单，体积小，工作稳定可靠，价格低廉，控制精度比较高，其可应用在PDP和LCD显示器的电源上，而且还可以用于其他电路的切换。
参考文献：
[1]周邦熊，《实用电源手册》，北京，吉林电子出版社，2004年3月出版，230页-250页.
[2]刘胜利，《现代高频开关电源实用技术》，北京，电子工业出版社，2001年9月出版，293页-317页.
[3]何希才，《新型开关电源设计与应用》，北京,科学出版社，2001年2月，151页-202页.
作者简介：
王俊永，男，汉族，吉林省通化市，深圳创维集团，工程师，学士。
[关键词]电压切换 交流电压检测 功率因数
中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1020012－02
传统的用于电子设备前端的二极管整流器，作为一个谐波电流源，干扰电网线电压，产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰，导致电源的利用效率下降。近几年来，为了符合国际电工委员会61000-3-2的谐波准则，功率因数校正电路正越来越引起人们的注意。功率因数校正技术从早期的无源电路发展到现在的有源电路；从传统的线性控制方法发展到非线性控制方法，提高功率因数的方法概括为两大类型：一类是无源功率因数校正法，它主要是通过电路设计来扩大输入电流的导通角；也可以采补偿的方法来提高输入电流的导通角；另一类是有源功率因数校正法，它是通过在电网和电源装置之间串联插入功率因数校正装置相BOOST电路因具有效率高、电路简单、成本低等优点而得到广泛应用，并称之为有源功率因数校正（APFC）电路。在有源功率控制芯片中，其种类繁多，有峰值电流控制法、平均值电流控制法等,新的拓扑和技术不断涌现。虽然无源功率因数校正电路得到的功率因数不如有源功率因数校正电路高，但仍然可以使功率因数提高到0.7～0.8，因而在中小功率电源中被广泛采用。有源功率因数校正电路自上世纪90年代以来得到了迅速推广,有源功率因数校正电路是在桥式整流器与输出电容滤波器之间加入一个功率变换电路，使功率因数接近1。有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，体积小、重量轻，比无源功率因数校正电路效率高。
传统的有源功率因数校正电路只有一个档位电压输出，当交流输入电压过低时，有源功率因数校正电路的输出电压会降低，因此功率因数及效率都会降低。为解决上述技术问题，故设计了具有电压切换功能的功率因数校正电路，具体技术方案是：提供一种电压切换电路，其包括交流电压取样电路、分别与该交流电压取样电路的输出端连接的交流电压检测电路和切换控制电路，该交流电压检测电路的输出端还与该切换控制电路连接。
请参阅图1，本方案功率因数校正电路包括依次连接的滤波电路1、第一整流电路2、电感3、MOS管4、第二整流电路5和电解电容6，该功率因数校正电路还包括反馈电路7、PFC（功率因数校正）控制器8和电压切换电路9，该PFC控制器8接在MOS管4的输入端，反馈电路7分别接在电解电容6的输出端、PFC控制器8的输入端和电压切换电路9的输出端，电压切换电路9的输入端接在滤波电路1的输出端，滤波电路1的输入端接的是交流电源。
上述PFC控制器8通常可以选用UC3854，MOS管4的通、断受控于UC3854中零电流检测器，当零电流检测器中的电流降为零时（即续流二极管中的电流降为零MOS管4导通，此时储能电感开始储能，这种零电流控制模式的特点是：
（1）由于储能电感中的电流为零时，MOS管4才能导通，这样就大大减小了开关的应力和同时对二极管的恢复时间没有严格的要求，因此选用普通的快恢复二极管即可满足求；另一方面免除了由于二极管恢复时间过长引起的开关管损耗，也就大大增加了；
（2）由于开关管MOS管4的驱动脉冲间无死区，所以输入电流是连续的并呈正弦波，这样大大提高了系统的功率因数。
PFC控制器8具有PFC输出电压检测脚，该引脚与反馈电路7相连接，然后将检测的电压传给PFC控制器8，如果PFC控制器8检测到电压偏高，则PFC控制器8输出给MOS管4的脉冲变窄，MOS管4导通时间变短，PFC输出电压变低；反之，如果PFC控制器8检测到电压偏低，则PFC控制器8输出给MOS管4的脉冲变宽，MOS管4导通时间变长，PFC输出电压变高。通过不断地调整功率因数校正电路的输出电压，使功率因数校正电路输出稳定电压。
如图2所示，本方案的电压切换电路包括交流电压取样电路91、分别与该交流电压取样电路91的输出端连接的交流电压检测电路92和切换控制电路93，该交流电压检测电路92的输出端还与该切换控制电路93连接。
如图3所示，具体实施方式的电压切换电路9的交流电压取样电路91包括二极管D02、与二极管D02串联并接地的电容C01、与二极管D02串联的取样电阻R02、R03、R04、R05和R06以及与取样电阻R05串联并接地的电容C02，取样电阻R06接地；所述交流电压检测电路92包括可调分流基准源，该可调分流基准源为TL431芯片，其阳极接地，其参考端连接在取样电阻R06的取样电压输出端；所述切换控制电路93包括PNP三极管Q02，所述PNP三极管Q02的发射极经电阻R08、R09与交流电压取样电路91的取样电阻R06上的取样电压输出端连接，PNP三极管Q02的集电极接18V直流电压，PNP三极管Q02的集电极和基极之间还串接电阻R07，PNP三极管Q02的基极与TL431的阴极之间串联一电阻R10，所述切换控制电路93还包括NPN三极管Q01，其发射极接地，其基极通过电阻R12接地，其基极还通过电阻R11与PNP三极管Q02的发射极的连接；所述反馈电路7由串联的取样电阻R13、R14、R15和R16组成，取样电阻R13接地，取样电阻R16与PFC输出端连接，NPN三极管Q01的集电极接在取样电阻R13的取样电压输出端，PFC控制器8的PFC输出电压检测脚接在取样电阻R14的取样电压输出端。
电压切换电路的工作原理是：输入交流电经过二极管D02整流后，通过取样电阻R02、R03、R04、R05和R06的分压，将取样电阻R06上的取样电压传送至交流电压检测电路92的TL431芯片进行比较，当取样电阻R06上的取样电压高于2.48V，即TL431的参考端电压高于2.48V，则TL431导通；反之，TL431截止；当TL431的参考端电压高于2.48V，同时在PNP三极管Q02的集电极接18V直流电压时，PNP三极管Q02导通，然后NPN三极管Q01导通，NPN三极管Q01导通相当于将取样电阻R13短路；当TL431的参考端电压低于2.48V，则PNP三极管Q02和NPN三极管Q01均截止，取样电阻R13正常工作。PFC输出电压取决于取样电阻R13和R14串联电阻上的电压，所以只要改变取样电阻R13工作与不工作的状态就可以改变PFC的输出电压。本方案主要是通过切换取样电阻R13的阻值，当切换电路工作时，取样电阻R13被短路，反馈电压就只是R14上的电压；当切换电路不工作时，取样电阻R13是正常阻值，反馈电压就是取样电阻R13和R14上的电压和，所以PFC输出的电压也有两档。
本方案主要应用在带有功率因数校正电路的电源上，功率因数校正电路随交流电源输入电压的高低不同，而工作在不同档位的输出电压（若交流输入电压85V~160V，则PFC输出电压为310V；交流输入电压160V~260V，则PFC输出电压为370V）。
本方案电路可使功率因数校正电路随交流电输入的高低工作在不同档位的输出电压，当在交流输入电压低时功率因数校正电路自动切换到另一档，在这个条件下与传统的功率因数校正电路相比，功率因数和效率都有所提高，减小对电网的污染并节约了电能。所选器件均为常用器件，电路结构简单，体积小，工作稳定可靠，价格低廉，控制精度比较高，其可应用在PDP和LCD显示器的电源上，而且还可以用于其他电路的切换。
参考文献：
[1]周邦熊，《实用电源手册》，北京，吉林电子出版社，2004年3月出版，230页-250页.
[2]刘胜利，《现代高频开关电源实用技术》，北京，电子工业出版社，2001年9月出版，293页-317页.
[3]何希才，《新型开关电源设计与应用》，北京,科学出版社，2001年2月，151页-202页.
作者简介：
王俊永，男，汉族，吉林省通化市，深圳创维集团，工程师，学士。