一種用于PFC的模擬乘法器設計

隨著(zhù)家庭用電設備越來(lái)越多，大量的電流諧波分量倒流入電網(wǎng)，造成電網(wǎng)的諧波“污染”。為了抑制這些電流諧波分量，采用功率因素校正技術(shù)(PFC)。目前對功率因素校正技術(shù)的研究取得了許多成果，其中，在拓撲結構方面，Boost型PFC技術(shù)已經(jīng)完善，在控制方面，以電流環(huán)、電壓環(huán)的雙環(huán)控制比較成熟。模擬乘法器的設計是實(shí)現輸入電流跟隨輸入電壓重要的一部分，通過(guò)對乘法器的輸出與電感電流的峰值比較，在變頻控制下，控制功率開(kāi)關(guān)管的打開(kāi)，使開(kāi)啟時(shí)間固定為一個(gè)常數，功率因素理論上為單位值。

1 變頻控制的基本原理
為了得到理論上等于1的功率因素，Boost型PFC通常采用變頻控制法。在Boost拓撲電路中，電感電流等于輸入電流。在變頻控制下，電感電流(即輸入電流)的平均值為：

從式(1)可以看到，如果功率管開(kāi)啟時(shí)間TON始終是一個(gè)同定值，電感電流的平均值與輸入電壓VI成正比，功率因素在理論上將為1，這就是變頻控制的基本原理。由于電感始終處在臨界導電模式，所以義稱(chēng)臨界導電控制法。

2 乘法器在變頻控制中的作用
為了在Boost型電路中實(shí)現功率管開(kāi)啟時(shí)間為定值，引進(jìn)了模擬乘法器。在PFC工作在穩定狀態(tài)時(shí)，模擬乘法器的輸出電壓VMULT與電感電流檢測電阻Rs上的電壓VRs比較，當VMULT小于VRs時(shí)，功率管關(guān)斷，因而開(kāi)啟時(shí)間固定。乘法器的輸出電壓為：

式中，k是一個(gè)常數值，Vc在穩定工作狀態(tài)下也近乎常數值。

很明顯，開(kāi)啟時(shí)間和輸入電壓無(wú)關(guān)，只和常系數k、電感L和檢測電阻Rs有關(guān)。

3 乘法器
3．1 乘法器的基本原理
根據圖1所示的乘法器的基本結構，VQ3和VQ4組成一個(gè)共射差分對，電流源Iss提供差分對電流偏置，VQ5、VQ6作為差分對的有源負載。VQ3和VQ4是完全相同的三極管，Vid2>0，根據推導，