有源功率CCM Boost PFC轉換器
CCM工作模式是指在額定負載下,在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內,轉換器的電感電流連續的工作模式(在輕載時(shí)電感電流仍然是斷續的)。圖1所示為CCM Boost PFC轉換器的控制原理圖。主電路由單相橋式整流器,Boost DC/DC轉換器組成;控制電路包括電壓誤差放大器VA及基準電壓Ur、電流誤差放大器CA、乘法器M脈寬調制器和驅動(dòng)器等。
圖1電路的工作原理是:輸人電流亦即電感電流iL由電流采樣電阻Rs檢測,將檢測到的信號送入電流誤差放大器CA中。乘法器M有兩個(gè)輸人,即X和Y。轉換的輸出采樣電壓Uf(圖中H為分壓系數)和基準電壓Ur進(jìn)行比較,其差值通過(guò)電壓誤差放大器VA,VA的輸出信號為X;整流后的輸人電壓μdc(一個(gè)工頻周期內為雙半波正弦)的檢測值即為Y。乘法器的輸出Z(z=XY)作為電流反饋控制的基準信號,與電感電流iL的檢測信號比較,經(jīng)過(guò)電流誤差放大器CA放大后,輸出控制信號uc,uc被鋸齒波調制成PWM信號,再由驅動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)管V的通/斷,從而使整流輸入電流(即電感電流)iL跟蹤整流電壓μdc的波形,使電流諧波大為減少,輸人端的功率因數提高。
圖2所示為CCM Boost PFC轉換器輸人電量波形。輸入電流iin被PWM調制成接近工頻正弦(含有高頻紋波)的波形。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內,當開(kāi)關(guān)管V導通時(shí),iD=0,iL=iV;當開(kāi)關(guān)管V關(guān)斷時(shí),iv=0,iL=iD;iD為二極管D的電流,iv為開(kāi)關(guān)管V的電流。輸人電流有高頻紋波,但每一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)周期內的電流平均值或峰值為正弦波(電流紋波很小時(shí),高頻電流平均值包絡(luò )線(xiàn)與峰值包絡(luò )線(xiàn)很接近)。
圖2 CCM Boost PFC轉換器輸人電量波形
COM Boost PFC轉換器的主要優(yōu)點(diǎn)是:輸人電流連續,高頻電流紋波??;電感及開(kāi)關(guān)管的電流峰值??;通過(guò)適當的控制,可以使輸入電流的低次諧波很小,功率因數接近于1。單相CCM Boost PFC適用于較大功率(如大于300 W)的應用場(chǎng)合。
圖1所示COM Boost PFC轉換器為PWM硬開(kāi)關(guān)電路,也可以用各種Boost軟開(kāi)關(guān)轉換器構成APFC,以降低開(kāi)關(guān)損耗,提高APFC的效率,并減小電磁干擾。例如,圖3是一種采用ZC-ZVS的有源吸收網(wǎng)絡(luò )實(shí)現軟開(kāi)關(guān)的Boost PFC轉換器電路。
圖3 有源吸收網(wǎng)絡(luò )實(shí)現ZC-ZVS Boost PFC轉換器電路
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