使用数字荧光示波器调试功率因数校正电路
一、快捷简易地分析带有有源功率因数校正电路的开关电源中的波形
为了获得高功率因数,大多数开关电源设计都采用了有源功率因数校正电路。虽然这一设计可极大提高效率,但也给数字示波器的波形分析带来了许多麻烦。而现在,则可通过装有TDSPWR2功率测量和分析软件的TDS5000系列、TDS7054或TDS7104数字荧光示波器(DPO）大大加快设计和调试工作。
功率因数(PF)在技术方面是指实损耗的功率与视在功率之比,以0～1之间的小数表示。人们很早就知道,PF是正弦电压和电流波形之间的相位差。当AC负载有电容或电感时,电流波形与电压不同相,而产生不被负载损耗的附加AC电流。这种附加电流可在电力电缆中产生12R的损耗。
当把开关电源视为AC负载时,它是非线性的,既非纯电感,也非纯电容。开关电源以与线路电压相同的脉冲输送电流。VRMS和IRMS的乘积些时大大高于实际损耗的功率,因此PF小于1。图1所示为典型的线路电压和线路电流波形。
每一位设计师都希望功率因数为1,从而最大限度的提高效率。为达此目的,设计师需要采用无源功率因数校正,或有源功率因数校正。大多数设计采用的是有源功率因数校正电路。
二、以DPO侦错功率因数校正电路
在设计带有有源功率因数校正电路的开关时电源时,用数字示波器分析波形的作业始终非常麻烦。在这些电路中,典型作法是在输入整流电桥的后面的一级升压变换电路。需要注意的是,此时开关电路的工作频率远高于线频率。这就需要有一个可变升压比,以在输入电压变化时保持输出电压的恒定。因此,开关电路的占空比须随输入电压的变化而变化。当输入电压低时,占空比高。反之,当线路电压高时,占空比低。为了分析这一行为,设计师需根椐电源线路每半个周期内的脉冲变化,详细检视升压变换器的每一个脉冲。如果设计师想了解负载和/或线路电压变化时的MOSFET和二极管上的电压承受力,这种分析则更为重要。
有源功率因数校正可稳定整流器前端的电流。开关变换器则可调节开关管开关的脉冲宽度或工作周期,使之符合线路电流和线路电压的波形。控制信息嵌入在电晶体时序的变量之中。
