一種CCM模式圖騰無(wú)橋PFC控制方法

李祥生

摘 要：本文分析了現(xiàn)有圖騰無(wú)橋PFC常用的控制方法，它們都需要根據(jù)輸入電壓的極性來(lái)切換兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的功能，對(duì)電路和控制器的要求較高。本文根據(jù)現(xiàn)有控制方法的不足之處提出了一種無(wú)需輸入電壓極性判斷的新控制方式，簡(jiǎn)化了控制電路和控制算法，并通過(guò)Matlab仿真對(duì)提出的控制方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：圖騰；PFC；CCM；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.004

1 引言

近幾年GaN器件日趨成熟并商業(yè)化，它們良好的反向恢復(fù)特性使得原來(lái)只能工作于DCM或者BCM模式的圖騰PFC[1]可以工作在CCM狀態(tài)。但是現(xiàn)有圖騰PFC需要在交流輸入的正負(fù)半周對(duì)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的功能進(jìn)行調(diào)換，這就要求對(duì)交流輸入的極性判斷必須準(zhǔn)確，否則就會(huì)引起電流畸變等問(wèn)題。

2 圖騰PFC控制原理

在環(huán)路的控制方面，工作于電流連續(xù)模式下的圖騰PFC可以借鑒普通boost電路PFC的控制思想：主開(kāi)關(guān)信號(hào)在正半周用來(lái)驅(qū)動(dòng)S1管，在負(fù)半周驅(qū)動(dòng)S2管。圖 1是圖騰PFC控制原理圖。

在D1和D2采用同步整流MOS管時(shí)，圖騰無(wú)橋PFC電路便具有能量雙向流動(dòng)的能力。由于這種控制方式只對(duì)輸入電流的大小采樣，并不能判斷電流的極性，因而在過(guò)零點(diǎn)電流反向以后，控制器若不能快速準(zhǔn)確的做出判斷則會(huì)產(chǎn)生炸機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

為簡(jiǎn)化控制器的實(shí)現(xiàn)方式和成本，同時(shí)也為消除因過(guò)零檢測(cè)點(diǎn)超前或者延時(shí)帶來(lái)的電流畸變，本文提出一種新的圖騰PFC控制方法（圖 2）：取消以前控制器中的絕對(duì)值電路或者算法，控制器直接采樣輸入電壓和輸入電流的雙極性信號(hào)，不必再需要額外的電路或者算法去判斷輸入電壓的極性。

由于PFC電壓環(huán)的基準(zhǔn)信號(hào)Vac為雙極性，所以電壓環(huán)的輸出信號(hào)I_ref必然也是雙極性的。按照新的控制方法，圖騰無(wú)橋PFC在一個(gè)工頻周期內(nèi)的工作波形見(jiàn)圖 3，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比可以自動(dòng)生成，不需要根據(jù)輸入電壓極性進(jìn)行切換。

3 圖騰PFC控制仿真

按照上述控制方法，搭建圖騰PFC仿真模型。主要電氣參數(shù)為：PFC電感190uH、母線電容940uF、輸入電壓220VAC、開(kāi)關(guān)頻率45kHz。

由圖4仿真結(jié)果可見(jiàn)該方法能夠自動(dòng)確定并分配主動(dòng)管和被動(dòng)管的占空比，并且可以自動(dòng)在正負(fù)半周之間進(jìn)行切換。

4 結(jié)論

本文簡(jiǎn)化了現(xiàn)有圖騰無(wú)橋PFC電路CCM工作模式的控制電路或者控制算法，控制器對(duì)輸入電流和電壓的大小和極性，可以自動(dòng)在正負(fù)半周分配兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的占空比，無(wú)需繁瑣的極性判斷電路或者算法，可以消除因過(guò)零點(diǎn)判斷不準(zhǔn)確引起的電流畸變，甚至炸機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇斌.單相高效率AC/DC變換器的研究[D].浙江大學(xué)，博士論文，2011.