什么是填谷式电路？常应用在哪些电路中？工作原理怎样？

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填谷式电路是一种无源功率因数校正技术。它的主要目的不是“创造”能量，而是“重塑”电流的波形，使其更贴近正弦波形。

通过“填谷”电路的作用，使电流的导通角变大，波形变得连续。

填谷式电路基本结构：

由两个串联的电解电容（C1和C2），容量相等，

以及三个二极管（D1, D2, D3）以特定的方式连接在这些电容之间。

填谷式电路常应用在LED照明灯开关电源中，以及一些小功率开关电源中。

如图示为它在LED照明开关电源中的应用。

该LED灯开关电源有二个特色电路:

①填谷式电路

②次级输出采用恒压恒流控制芯片

现分别介绍该开关电源电路特点:

一、填谷式电路

220v交流电经输入保护电路、抗干扰电路、整流桥整流后，进入填谷式电路。

填谷式电路由C3、C4、D1、D2、D3组成。

填谷式电路工作过程可以分为三个阶段：

①电压峰值充电阶段：

当交流输入电压接近峰值时，电压较高。此时，二极管D1导通，D2和D3截止。

电流通过D1同时对两个串联电容（C1和C2）进行快速充电。两个电容的总电压接近交流峰值电压。

如图示

②“填谷”放电阶段（核心）：

当交流输入电压从峰值下降，低于电容总电压的一半时（即低于单个电容上的电压），有趣的事情发生了。

此时二极管D1变为截止，防止电容向电源反向放电。 同时，D2和D3导通。两个电容从串联状态变为并联状态，通过负载进行放电。

如图示

③由于电容并联，电压源从原来的“两个电容串联的高电压”变为“两个电容并联的较低电压”，但这个较低的电压可以维持更长的时间，从而在输入电压的“谷底”时期继续为负载提供电流。
④下一个周期的重复：

当交流输入电压再次升高，超过并联电容的电压时，电路又回到第一阶段，D1导通，为电容充电，开始新的周期。

通过这种“串联充电，并联放电”的巧妙方式，填谷式电路迫使电流从交流电源中汲取的时间远长于传统的电容滤波电路。输入电流不再是一个窄脉冲，而是被扩展成三个相对较宽的脉冲（在每个半波周期内），波形更接近正弦波，从而提高了功率因素。

输出电压也不是一个稳定的+300V直流电压，而是一个在+120V~+300V之间波动的直流电压，供开关电源进行能量转换。

二、能量转换电路

该电路以电源管理芯片U1(TNY279)为核心，它内置场效应开关。T1为高频变压器。

通过填谷式电路形成的脉动直流电(+120v~+300v)加到T1初级绕组L1再到U1内置场效应开关管漏极。电源芯片通过内部直流源得电启动，进行能量转换。

C5、R5、D5构成RCD吸收回路，吸收开关管截止时漏磁形成的尖峰脉冲，防止损坏开关管。

L2、R8、D6、D9为输入线性电压检测电路，当输入电压异常，通过D6整流，稳压管D9反向导通，送到U1检测脚，进行过压、欠压保护功能。

如图示

三、次级输出电路
该电路特点是采用恒压恒流控制器U3(NCS1002)，实现对输出电压的恒压恒流控制。

U3内部结构图

从图中可以看出，它由两个运放构成。

运放1用于恒压控制，与光耦U2等稳压反馈电路结合，使输出电压稳定。

假设输出电压升高，R14、R13电压分压取样值也升高，反馈到运放1反向输入端(-)，当大于同相端(+)基准比较电压(+2.5V)时，运放1输出低电平，使二极管D7导通，光耦内发光二极管导通发光，光敏三极管受光照也导通，将电源芯片FB脚电压拉低，芯片识别后，减小内置开关管PWM占空比，使其导通时间变短，截止时间延长，从而使高频变压器转换能量功率变低，输出电压降低，达到恒压目的。

运放2用于恒流控制，R17为电流捡测电阻，当电流变大时，R17压降增大，通过R18反馈到运放2的反向端(-)，使反向端(-)电压增大，当大于同相端(+)基准比较电压(+2.5V)时，运放2输出低电平，使二极管D6导通，从而使光耦也工作，反馈到电源管理芯片FB脚，调整输出，达到恒流目的。

如图示

高频变压器次级L3感应电势经D7整流，C9、C10滤波，再经U3恒流恒压控制后送到LED灯条，使灯条发光稳定。


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