电路与BOOST电路设计实例

f (mmin )
sin 2 t dt
0
1
1
sint
mm in
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——DCM
要保证电感电流断续，必须满足d1+d2<1 随着mmin=Vo/Vin的增加，d1+d2先减小后增大 因此在输入电压较小与较大时均会使电感电流趋
于连续
通常在断续模式下的电感量设计中按最低输入电 压时确参数。
P视在
Vrms I rms
I rms
功率因数校正的任务
正弦化，使电流失真因数 1 同相位，使相移因数 cos＝1
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功率因素校正（PFC）
功率因素校正PFC是十几年电源技术进步的重大领域，它 的基本原理是：
是电源输入电流实现正弦波，正弦化就是要使其谐波为
零，电流失真因数 1
保证电流相位与输入电压保持同相位，两波形同相位，
相移因数 cos 1
最终实现功率因素PF=1的设计工作目标
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功率因素校正（PFC）
两种主要的功率因素校正的方法
1) 无源PFC技术 2) 有源PFC技术
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功率因素校正（PFC）
单管功率因素校正变换器的概念 只用一个主开关管，可使功率因数校正到0.8
以上，并使输出直流电压可调，这种拓扑结构 称为单管单级PFC变换器。
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功率因素校正（PFC）
基于Boost电路的PFC变换器的提出
Boost用于PFC的优势 1.Boost可工作在三种模态CCM,BCM,DCM 2.储能电感又是滤波器，可抑制电磁干扰EMI 和射频干扰RFI 电流波形失真小 3.输出功率大 4.共源极可简化驱动电路等优点
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法-概述
BOOST电路
功率因素校正（PFC） 基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法 PFC典型芯片UC3854介绍 基于Boost电路的PFC变换器设计实例
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功率因素校正-谐波的危害
Ii
a
直
Vi
流 变 换
负 载
器
b
2
功率因素校正-谐波的危害
传统的AC-DC变换器和开关电源，其输入 电路普遍采用了全桥二极管整流，输出端 直接接到大电容滤波器。
DCM
输入电流自动跟踪输入电压，控制简单，仅需一个电压环， 成本低，电感量小，主管ZCS，续流管无反向恢复问题 ,定频工 作，适合小功率用电设备 。
BCM
输入电流自动跟踪输入电压，电感量小，一般采用变频控制， 在固定功率开关管开启时间的条件下，调整开关管的关断时间， 使电感始终处于临界导电模式，可获得单位功率因数，但是滤 波器设计困难，适用于中小功率场合。
1.054
d (mmin )
0.753
1.15
mmin 3.162
4
DCM的d参数与mmin的关系曲线
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——BCM BCM
一般采用变频控制，在固定功率开关管开启时间的条 件下，调整开关管的关断时间，使电感始终处于临界导 电模式，可获得单位功率因数，适用于中小功率场合。 开关频率不固定（变频），功率管导通时间固定。
ui
其中，di ima，x 因此 dt Ton
im a x
Ton L
Ui
如果输入周期内各开关周期的占空比近 似不变时，电感电流的峰值与输入电压 成正比。因此，输入电流波形自然跟随 输入电压波形，电路不需要电流控制环 即可实现PFC功能。
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——DCM
CCM
常用的有电流峰值控制法、电流滞环控制法或平均电流控制 法，可以定频，也可以变频，高功率因素，要用到乘法器，控 制相对复杂，成本高。适用于大功率场合 。
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——CCM
概述
通常情况下，电感电流连续时的控制电路都需要有一 个模拟乘法器和电流检测环路，与输出电压的反馈信号 一起调制功率开关管的控制信号，其中模拟乘法器的精 度将影响PF值和输入电流谐波含量THD。示意图图下 ，
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功率因素校正（PFC）
单管功率因素校正变换器的电路类型 Buck Boost Boost-Buck Zeta Cuk Sepic
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BOOST电路
功率因素校正（PFC） 基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法 PFC典型芯片UC3854介绍 基于Boost电路的PFC变换器设计实例
DCM的关键
要想保证电路在一定电压范围内处于断续模式，关键是电感 量的设计，下面给出电感量设计的最终公式：
d
d1
d2
Vo
mmin 2
(mmin sint)
2 L f s Po
f (mmin )
d1其中为MOS管导通占空比，d2为续流二极管导通占空比， L为电感量，fs为开关频率，Po为输出功率，mmin为Vo/Vin
ห้องสมุดไป่ตู้15
基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——CCM
CCM
电感电流连续时可以选择多种控制方法，如：峰值 电流控制、滞环电流控制、平均电流控制和单周期控 制等，适用于大功率场合 ，开关频率可以恒定（如平 均电流控制等（定频）），也可以变化（如滞环控制 （变频））。
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法-总结
CCM
DCM
BCM
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——DCM
DCM
假定在稳态条件下，在一个开关周期内，MOS管的导通时间为Ton，输入电 压为Ui，电感电流为i，电感电流峰值为 ，电感量为L，电感电流达到峰 值时，对应的输入电压为。则在MOS管导im通ax期间，有：
L
di dt
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基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——CCM
CCM状态下控制方式
1. 峰值电流控制 2. 平均电流控制 3. 滞环控制 4. 单周期控制
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PFC控制方法——CCM-Peak Current Control
1. 峰值电流控制
峰值电流控制的原理框图如下:
B 分压后
虽然不可控整流器电路简单可靠，但它们 产生高峰值电流，使输入端电流波形发生 畸变，使交流电网一侧的功率因素下降到 0.5~0.65，无功损耗过大。
因此我们必须引入功率因素较正
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功率因数和功率因数校正
功率因数的定义
PF P有功 ＝V1rms I1rms cos I1rms cos cos