TOPSwitch在PFC中的應用
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TOPSwitch各開(kāi)關(guān)周期的平均值IT(avg)可用公式（1）和（2）計算出來(lái)。公式中T為一個(gè)工作周期，IPK為TOPSwitch峰值電流，Uin是各個(gè)開(kāi)關(guān)周期整流后交流輸入電壓瞬時(shí)值，fS是開(kāi)關(guān)頻率，LP是自感系數。
IT=IPK(T/2)(1)
第N個(gè)開(kāi)關(guān)周期二極管上電流平均值ID（avg）用公式（3）求出，UO為直流輸出電壓，
這兩個(gè)平均電流之和為電感電流平均值IL（avg）。交流輸入瞬時(shí)電壓，要求一個(gè)平均電流值與其對應。這個(gè)平均電流值將被作為100kHz開(kāi)關(guān)電流波形的平均值來(lái)校正，與其相應的，可采用隨輸入電壓瞬時(shí)值調占空比D的方式，即預補償。工作周期T可用公式（5）進(jìn)行計算。
3預補償原理
對MOSFET用恒頻恒占空比控制方式的缺點(diǎn)，如圖7所示，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內IL平均值不隨整流后電壓瞬時(shí)值線(xiàn)性變化，即：輸入電壓瞬時(shí)值上升后，平均值上升更快。這樣經(jīng)過(guò)電源濾波后，產(chǎn)生如圖4所示的非正弦波形，為了使電流波形進(jìn)一步正弦化，可以采用預補償的方式，即采用恒頻非恒占空比的控制方式。
產(chǎn)生這種結果的原因是：在TOPSwitch的整個(gè)工作過(guò)程中，提升電感上的電流是TOPSwitch上電流和提升二極管電流的代數和（見(jiàn)公式IL=IT＋ID），TOPSwitch上的電流隨著(zhù)整流后的輸入電壓呈線(xiàn)性關(guān)系，平滑后是正弦電流?？墒翘嵘O管上的電流隨著(zhù)輸入電壓的升高迅速上升，呈非線(xiàn)性關(guān)系，平滑后不是正弦電流。這樣疊加的結果使提升電感上的電流就不是正弦的。因為提升二極管上的電流不受控，所以要想改善提升電感上電流波形，就只能通過(guò)控制IC改善TOPSwitch的電流波形，使TOPSwitch上的波形不是一個(gè)正弦波，來(lái)補償提升二極管不是正弦波的缺陷。這個(gè)問(wèn)題是很多無(wú)乘法器的控制IC在boost電路中普遍存在的問(wèn)題，這些都可以通過(guò)預補償的方式得以改善。改善的關(guān)鍵就是選擇合適的預補償電阻。
在輸入高電壓時(shí)減小IT的占空比，這樣使得IL的波形就不再是像圖4所示。經(jīng)過(guò)補償的電流波形如圖6所示，這樣IL的波形已經(jīng)近似于正弦波，電路原理圖如圖8所示，通過(guò)預補償電阻R1和直接輸出電壓檢測電路控制流入TOPSwitch控制腳的電流，使TOPSwitch的調制方式變成恒頻非恒占空比的方式，達到較為理想的PFC。占空比隨瞬時(shí)輸入電壓變化呈線(xiàn)性關(guān)系，TOPSwitch具有電流線(xiàn)性控制占空比變換器，當流入TOPSwitch控制引腳的電流在2.0～6.0mA范圍內增大時(shí)，TOPSwitch的占空比將從67％下降到1.7％，所以通過(guò)預補償電阻來(lái)控制部分TOPSwitch控制引腳的電流來(lái)控制占空比。預補償電阻的選擇是很重要的（后文對預補償電阻的選擇有論述）。當整流后的電壓最低時(shí)，TOPSwitch的控制引腳通過(guò)預補償電阻R1泄放電流，使流入控制引腳的電流減小，這時(shí)TOPSwitch的占空比最大；隨著(zhù)整流后的輸入電壓的增高，流入TOPSwitch控制引腳的電流
圖7預補償前后TOPSwitch上的電流示意圖
也將逐漸增加，TOPSwitch的占空比逐漸減小，當輸入電壓達到最高時(shí)，TOPSwitch的占空比最小，這就完成了恒頻非恒占空比的控制方式。在示意圖圖7中可以看出，預補償以后，由于TOPSwitch上的電流減小了，使得在提升電感上的電流三角形的面積小于預補償以前的，電流的平均值也就減小了，平滑后的電流波形也就接近正弦波形了，如圖9所示。占空比隨著(zhù)瞬時(shí)輸入電壓的變化而變化。這時(shí)THD7％ ， PF為 0.98。 4 元 器 件 的 選 擇 與 參 數 計 算
?。?）TOPSwitch的選擇表（見(jiàn)下表）
| 型號 | PFC輸出功率 | 型號 | PFC輸出功率 |
|---|---|---|---|
| TOP221 | 0～25W | TOP225 | 45～100W |
| TOP222 | 20～50W | TOP216 | 60～125W |
| TOP223 | 30～75W | TOP227 | 75～150W |
?。?）預補償電阻R1的計算
可利用公式（6）進(jìn)行計算預補償電阻R1（kΩ）
R1=APWM/SDV(6)
式中APWM是TOPSwitch占空比控制電流增益，為百分之十幾/mA（一般典型值為16％/mA），SDV是測試的交流整流后的輸入電壓與占空比直線(xiàn)的斜率，可定為SDV=－0.067％/V，預補償電阻R1也可以通過(guò)曲線(xiàn)計算出來(lái)，直流輸出電壓曲線(xiàn)和預補償電阻的關(guān)系如圖10所示。
?。?）電感線(xiàn)圈的計算
圖9有預補償平滑后的電流波形
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