基于L6562A的APFC的建模與控制器設計

摘要：介紹了臨界電流控制模式(TCM)下的有源功率因數校正(APFC)的工作原理，電路采用L6562A控制的Boost變換器拓撲，給出了APFC電路主要參數的計算方法及補償網(wǎng)絡(luò )的閉環(huán)設計過(guò)程。通過(guò)對APFC電路進(jìn)行小信號建模，推導其控制傳遞函數及幅頻特性、相頻特性，并以此為依據，采用波特圖法，利用MATHCAD設計出良好的反饋補償網(wǎng)絡(luò )，使得補償后的系統穩定。根據理論分析所得參數，用SABER對補償電路加入前、后系統進(jìn)行仿真試驗，仿真結果與理論計算結果吻合。在此基礎上，設計了一臺采用該芯片的輸出功率為60 W的APFC樣機。仿真及實(shí)驗結果表明設計的閉環(huán)系統能夠較好地提高輸出電壓或電流的精度和動(dòng)態(tài)特性，使變換器具有良好的穩定性，高功率因數以及低THD。
關(guān)鍵詞：有源功率因數校正；變換器；反饋控制

1 引言
很多研究將焦點(diǎn)放在A(yíng)PFC變換器的拓撲分析和控制方法上，控制方法主要有峰值電流控制模式和平均值電流控制模式。此處采用了Boo st拓撲的峰值電流控制模式，其暫態(tài)閉環(huán)響應較快，具有限流保護功能，能提高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應用中，對于反饋補償控制器，有必要針對具體的實(shí)際電路建立一個(gè)精確的控制模型。
此處選用了峰值電流控制模式的PFC控制芯片L6562A，分析了它在A(yíng)PFC具體電路中的應用，再根據輸出電壓和電感峰值電流的關(guān)系推導出Boost功率級的傳遞函數，避開(kāi)了占空比函數的推導，簡(jiǎn)化了電路模型，并據此對控制器進(jìn)行設計，利用SABER進(jìn)行仿真驗證。同時(shí)設計了一臺功率為60 W的實(shí)驗樣機進(jìn)行驗證。

2 臨界模式下的Boost APFC電路原理
在TCM下的Boost APFC，其控制電路如圖1所示。輸出電壓uo經(jīng)電阻分壓采樣后與參考電壓比較放大輸出至乘法器一端。乘法器另一端為分壓電阻采樣得到的整流電壓信號。乘法器輸出將作為電感電流峰值ILpk的基準。各開(kāi)關(guān)周期內，電感電流iL上升到峰值參考值時(shí)，關(guān)斷MOSFET管VQ；通過(guò)電感電流過(guò)零檢測器(ZCD)檢測到iL下降至零時(shí)，開(kāi)通VQ。