PFC电路防浪涌二极管的选用

PFC电路防浪涌二极管的选用

摘要：本文主要介绍了采用BOOST拓扑结构的PFC电路在浪涌二极管上的选用，对有浪涌二极管和无浪涌二极管的PFC电路进行了相应的试验验证。

关键词：BOOST PFC电路，浪涌二极管。

在目前常用的PFC电路中大多是采用BOOST拓扑结构，BOOST拓扑结构的PFC 电路能够起到很好的功率因素矫正和输出预稳压的作用，有利于较少交流输入电网的电流谐波分量，同时输出的预稳压对后的设计起到一个优化的作用。

在我们常用的BOOST PFC电路中常会用到一个浪涌二极管，如图1中的VD15,该二极管跨接在升压电感和升压二极管两端。浪涌的二极管的作用在理论上主要为在交流输入端存在有电压尖峰浪涌时，二极管能够在输入尖峰浪涌到达时导通，利用PFC输出的滤波电容对尖峰浪涌进行吸收，避免尖峰浪涌通过升压电感冲击到开关管，起到保护开关管的作用。但在实际应用中浪涌二极管的作用存在有一定的质疑，下面主要对有浪涌二极管和没有浪涌二极管的BOOST PFC电路进行比较试验。

如图1中的BOOST PFC电路，输入电压范围为154Vac~310Vac，输出为410Vdc，输出功率2KW，PFC输出过压保护点为440Vdc，控制电路采用UC3854B的平均电路控制模式。在电路中的VD15为浪涌二极管，在有浪涌二极管的PFC电路和无浪涌二极管的PFC电路进行比较试验，试验的内容主要考核在高压输入和浪涌输入时的PFC开关管保护能力。

图1 带有防浪涌二极管的PFC电路

在图1中PFC电路的正常工作输入电压范围达到300Vac以上，VD15使用的是RS806，针对在高压输入时RS806导通问题进行相应的试验，PFC输出电压为410Vdc，带额定负载，但输入电压调高到295Vac以上时浪涌二极管开始导通，同时PFC电路的功率因素开始降低，试验结果如下：

图1 CH1：升压电感电流 CH2：VD15电流图2 CH1：升压电感电流 CH2：VD15电流

二极管的电流峰值较大，而且存在有一个热耗散问题。在相同的条件下对没有VD15浪涌二极管的PFC电路进行相同试验。在试验过程中可以看到PFC电路的输入功率因素、效率和输出稳压精度和有浪涌二极管时是一样的。当输入电压升高到295Vac以上，部分工频电流通过升压二极管给PFC输出滤波电容充电，由于升压电感是高频电感对工频电流几乎没有抑制作用，试验过程PFC电路工作稳定。由于少了浪涌二极管，就不存在浪涌二极管损坏导致PFC电路损坏的问题，同时提高了PFC电路的可靠性。

对在相同工作条件下有浪涌二极管和无浪涌二极管的PFC电路进行电快速脉冲串和雷击浪涌冲击试验。

在电快速脉冲串试验中，两种PFC电路都能够承受±4KV的脉冲串试验。

在输入外接防雷器件的情况下两种PFC电路都能够承受±6KV的电压浪涌冲击，在浪涌冲击时PFC电路过压保护，冲击过后两种PFC电路都能自动回复正常。在没有外接防雷器件的情况下进行相同的雷击浪涌冲击试验，试验电压从±1KV 开始往上加，两种PFC电路都在浪涌电压升高到±2KV时，PFC开关管损坏。

总结：带有浪涌二极管和无浪涌二极管的PFC电路在高压输入工作、电快速脉冲串和雷击浪涌试验中表现出相同的特性，在高压输入工作时由于工频电压直接通过升压电感和升压二极管给PFC输出滤波电容充电，避免了浪涌二极管的损坏问题。在无浪涌二极管的PFC电路中开关管的驱动和控制上应做到反应快捷，当有浪涌电压输入时关闭开关管，避免在浪涌冲击时导致开关管的损坏，同时PFC电路需有输出过压保护电路。有关无浪涌二极管的PFC电路在实际应用中的可靠性需进一步加以考证。