在PFC中如何有效的应用TOPSwitch设计

功率因数校正（PFC）技术能够实现各种电源装置电网侧电流正弦化，使电网资源得到充分利用，基本上消除负载对电网、负载对负载之间的高次谐波污染，净化电网。单相PFC已进入实用阶段，实现方式多种多样，较为常见的有用UC3854为控制IC设计的3kW以下的PFC电路，但该电路较为复杂，外围元件多，特别是小功率的应用，如150W，该电路就显得复杂，成本高。本文介绍了用TOPSwitch设计的功率150W以下简捷的PFC电路设计。

2TOPSwitch在PFC中应用的设计原理

TOPSwitch为三端脉宽调制（PWM）开关，实现相同的功能，TOPSwitch外围元件最少。并且TOPSwitch具有开关电源所有必须的功能，内含功率MOSFET，PWM控制器，内起动电路，环路补偿和热关断电路。所以它能使电源电路得以进一步简化，缩短设计时间，此为TOPSwitch设计的最大优点，并且TOPSwitch设计电源电路保证高的电源效率。

图1为一个简单的应用TOPSwitch设计的升压型PFC电路，TOPSwitch工作频率为100kHz，远高于电网频率，通过电源滤波器在电网侧可以实现正弦输入电流波形，并且与输入电压的波形同相。这个电路在提升电感上产生的波形示意图如图2所示。虚线为经过电源滤波器在电网侧出现的电流波形。该波形就是开关管工作在电流断续状态下产生的。在提升电感、TOPSwitch和提升二极管上的电流IL、IT、ID如图3所示。在这个电路中IL=IT＋ID，IL的电流波形即为IT和ID电流波形的简单叠加，图4为平滑后的理想波形，图5为实际测试的波形。从图中可以看出，在固定周期的情况下，它的电流与正弦电流相差较大，经过补偿后的输入电流实际测试波形如图6所示。总谐波失真（THD）不超过18％，功率因数（PF）为0.978。

图1应用TOPSwitch设计的升压型PFC电路

图2流过提升电感的电流波形示意图

图3IL、IT、ID波形

图4理想波形

图5实测波形

图6经补偿后的实测电流波形

TOPSwitch各开关周期的平均值IT(avg)可用公式（1）和（2）计算出来。公式中T为一个工作周期，IPK为TOPSwitch峰值电流，Uin是各个开关周期整流后交流输入电压瞬时值，fS是开关频率，LP是自感系数。

IT=IPK(T/2)(1)

第N个开关周期二极管上电流平均值ID（avg）用公式（3）求出，UO为直流输出电压，

这两个平均电流之和为电感电流平均值IL（avg）。交流输入瞬时电压，要求一个平均电流值与其对应。这个平均电流值将被作为100kHz开关电流波形的平均值来校正，与其相应的，可采用随输入电压瞬时值调占空比D的方式，即预补偿。工作周期T可用公式（5）进行计算。