NCP1631控制交错并联功率因数校正器的研制

张友军+徐伟++季重阳

摘 要： 采用PFC控制芯片NCP1631设计了一款工作在全电压输入范围下的交错并联PFC电路。详细分析并讨论了NCP1631芯片的特点以及PFC变换器的设计参数等，最终研制了一台500 W交错并联BOOST型PFC变换器样机。实验结果表明，采用NCP1631的交错并联PFC电路，在宽输入电压范围内具有良好的功率因数校正效果。

关键词： 功率因数校正； 交错并联； NCP1631； BOOST型

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）23?0141?03

Development of interleaving power factor corrector based on NCP1631

ZHANG Youjun， XU Wei， JI Chongyang， CHEN Ke

（School of Mechanical and Electric Engineering， Soochow University， Suzhou 215021， China）

Abstract：An interleaving PFC （power factor correction） circuit working at the input voltage range was designed based on PFC control chip NCP1631. The features of NCP1631 chip and design parameters of PFC convertor are analyzed and discussed in detail. A prototype of 500 W interleaving BOOST?type PFC convertor was developed. The experimental results show that the interleaving PFC circuit with NCP1631 has good PFC effect within a wide input voltage range.

Keywords： power factor correction； interleaving； NCP1631； BOOST?type

0 引 言

随着单相临界导通模式（CRM）下BOOST型PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，以及在一些对体积有严格要求的应用设备中，原有的CRM PFC电路已难以满足需要。因此PFC变换器常常采用并联形式来增加功率等级，减小输入电流的纹波，降低开关损耗，以提高变换器的效率。

对于目前CRM交错并联PFC电路多采用两种方案：

（1） 主从方案，即主从支路自由工作，且从支路以180°相位跟随主支路工作，其难点在于维持CRM工作（没有死区时间）；

（2） 交互相位方案，即每个相位工作模式相同且两个相位交互作用，设定相移180°，难点在于保持恰当的相移，若某个相位的导通时间发生扰动，则可能减弱180°的相移。

本文NCP1631芯片采用交互相位方案，其内置振荡器充当电路的时钟产生器，管理相位异相工作，使两个相位交互作用，且保持180°相移。NCP1631能提供一个“pfcOK”信号，用于启动/关闭下行转换器，简化转换器设计，它还具有前馈功能，用于改善环路补偿。此外，NCP1631芯片有过流保护（OCP）、浪涌电流检测、过压保护（OVP）以及欠压保护（UVP）等保护措施。

1 NCP1631的特点及工作特性

1.1 芯片的特点

基于NCP1631交错并联PFC应用电路如图1所示。其中NCP1631型PFC控制芯片采用16脚SOIC封装，工作在频率钳位临界导通模式（FCCRM），即可以工作在断续模式（DCM），也可在临界导通模式（CRM）下工作，且它兼有两种工作模式的优点。如在DCM时开关频率是固定的，能够限制电路的最大开关频率，从而简化EMI滤波器的设计。而在CRM时可以限制电感，升压二极管以及开关管中的最大电流，从而可以使用较为便宜且电流容量小的一些功率器材，不仅可以降低成本，而且有助于提高电路可靠性。此外，交错并联的两个支路组合起来像是一个连续导通模式（CCM），减小输入输出电流的纹波。

电路工作在FCCRM时电感电流[iL]的波形如图2所示。在[iL]的峰值附近，电路工作在CRM；在[iL]的过零点附近，则电路工作在DCM。

4 结 论

本文通过对NCP1631芯片理论分析给出升压电感、开关器件的参数设计过程。结合实验结果表明，基于NCP1631的交错并联FCCRM PFC实验样机在宽输入电压范围内具有良好的功率因数校正效果，很好地减少了输入电流纹波，降低了EMI的设计难度，减小了电感磁芯尺寸，降低了成本，效率能够达到使网侧功率因数接近1等优点。

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