提升功率因数的关键：详解MC34262在APFC电路中的设计与应用

传统上，直流电压是通过非控整流从220V交流电网中获得的，这种整流方式在电力电子技术和电子仪器仪表中得到了广泛的应用。但这种非控整流方式使输入电流波形严重畸变，呈脉冲状。这样，一方面对电网造成严重污染，干扰其它电子设备的正常工作；另一方面使输入电路的功率因数大大降低。例如，在中、大型非控整流设备中，输入电路的功率因数大致为0.5~0.7，有的甚至更低。因此，必须采取有效的技术措施，减少输入电流波形的畸变，提高输入电路的功率因数。

提高功率因数的方法可归纳为两种：一是无源功率因数校正（PFC）法，主要通过电路设计扩大输入电流的导通角；也可采用高频补偿法来提高输入电流的导通角。另一是有源功率因数校正法，是在电网与供电设备之间串联功率因数校正装置。其中，单相BOOST电路具有效率高、电路简单、成本低等优点，因而被广泛应用，被称为有源功率因数校正（APFC）电路。在有源功率因数校正控制芯片中，有多种类型，包括峰值电流控制法、平均电流控制法等。本文道合顺重点讨论一种高性能、零电流控制方式的新型功率因数校正控制芯片MC34262（MC33262），并分析其在功率因数校正电路应用中的设计要点和实验结果。

MC34262系列PFC控制芯片的性能及特点

MC34262系列PFC控制芯片为8脚双列直插式塑封（也有表面贴装封装）器件，内部含有自启动定时器、正交乘法器、零电流检测器、图腾柱驱动输出（0.5A）以及过压、欠压、过流保护电路。

MC34262系列PFC控制芯片最大的特点是采用零电流导通模式控制，开关管Q1的导通与关断由MC34262内部的零电流检测器控制，当零电流检测器中的电流降为零时（即续流二极管D1中的电流降为零时），Q1导通，此时电感L开始储能。这种零电流控制方式的突出优点是：

（1）由于储能电感中电流为零 ，可以实现Q1的导通，大大降低了开关管的应力和损耗。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，即可满足设计要求；另一方面避免了二极管恢复时间过长带来的开关管的损耗，大大增加了开关管的可靠性。

（2）由于开关管驱动脉冲之间没有死区，输入电流连续、为正弦波，大大提高了系统的功率因数。

另外，由MC34262系列有源功率因数校正控制器构成的功率因数校正电路结构简单，外围电路元件少，大大缩小了电路的体积，降低了系统的成本，提高了系统的可靠性。

MC34262系列PFC控制芯片应用于APFC电路的设计要点

MC34262系列PFC控制芯片在APFC电路中的实际应用电路。该系统的主要技术要求为：

（1）输入电网电压范围：AC90V～265V

（2）输出直流电压：DC400V

（3）输出功率：500W

根据上述要求，首先计算APFC电路的主要元件参数。

①电感中的峰值电流 

在哪里PO—所需输出功率为500W。η—变换器的效率为0.92。VAC(L)—最低电网输入电压为90V，则 

考虑到开关管耐压要降额75%，若升压变换器的输出电压为400V，则至少应选用耐压500V的开关管，并且电流选择应大于电感峰值电流。

②电感 

式中： T——开关脉冲周期。当输入电网电压范围为AC90V～265V时，T的值为40μs。此时： 

③R1和R2的计算

式中：Vref —芯片内部提供的参考电压，该值为2.5V，根据公式（5）可知：   

令 R2=1.8MΩ，则 R1=11kΩ

④过流电阻R7的计算

当输入电网电压在AC90V～265V范围内时，电流采样电压VCS=1V且必须小于1.4V，此时：VC = _R7ILP ( 7)然后 

取R7=0.062Ω/3W

⑤R3和R5的计算

设乘法器输入电压VM=3V，则：

式中VAC(H)-电网最高输入电压265V

根据公式（9）： 

令 R5=1.2MΩ，则 R3=10kΩ

MC34262系列PFC控制芯片在APFC电路中易出现的故障及处理 

MC34262系列PFC控制芯片在APFC电路中最常见的故障是启动困难、过流保护电路易受干扰。

之所以不易启动，是因为误差放大器具有高输出阻抗特性，易受外界干扰。控制系统正常工作时，2脚上的电压接近乘法器的阈值电压（约2V），若超过2V，则自动切断输出驱动信号。因此，为保证系统可靠工作， 在2、6脚之间接入了容量较小的补偿电容。

过流保护电路易受干扰的原因是：当有强干扰电流流过过流保护取样电阻R7时，过流比较器易发生触发翻转，造成误触发。为克服过流比较器的误动作，可在R7与4脚之间加RC滤波电路，RC滤波电路的时间常数通常为200ms。

采用MC34262 PFC控制芯片设计了500W功率因数校正电路。由于系统采用零电流控制方式，开关管的应力和损耗大大降低，对续流二极管的选取没有严格的要求。另外，该系统电路结构简单，体积小，工作稳定可靠，在中功率APFC电路中有着广阔的应用前景。