摘要：在分析了現有平均電流型功率因數校正電路不足的基礎上，提出了一種無輸入電壓檢測的平均電流型功率因數校正技術。

關鍵詞：功率因數校正；輸入電壓檢測；線性

1 引言

在中等功率和較大功率場合，平均電流型控制（ACMC）技術是最常用的一種，一般的CCM技術通過三個控制環實現功率因數校正，電流編程信號用來為高帶寬、快速響應的電流環設定基準，電流編程信號的幅值由低帶寬的輸出電壓誤差信號的幅值和經過低通濾波器的線電壓的有效值來調制，以確保輸入和輸出功率的平衡。為了能在負載和線電壓變化時，保證功率平衡，還需要一個平方-除法-乘法器，如果電流編程信號不從線電壓取樣，那么，就可以省掉平方-除法-乘法器，并且可以減少外部無源元件的個數，因此可以大大簡化電路。本文介紹一種無輸入電壓檢測的平均電流型功率因數校正技術，并詳細地說明了這種控制方法的原理。

2 線性PWM波形的獲取

我們以Boost電路為例，說明平均電流控制的功率因數校正電路是如何取得線性PWM波形的。

圖1為Boost電路拓撲，應用這種電路的主要目的是提供輸入端高的功率因數和調節輸出電壓。

圖1 Boost型功率因數校正電路原理圖

在平均電流控制時，

I_in>=（1）

式中：I_in>為一個開關周期(T_s)輸入電流的平均值；

V_in為線電壓的瞬時值；

R_eq是等效阻抗，其幅值等于負載映射到輸入端的等效電阻值。

根據大信號平均PWM開關模型，

I_in>=I_c>= （2）

式中：>表示一個開關周期相應電流的平均值；

D主開關的占空比。

在分析時，假定在一個開關周期中，輸入電壓是固定不變的，在穩態時，Boost拓撲的輸入輸出電壓的關系為

V_in=V_o(1－D)（3）

將式（2）和式（3）代入式（1），可以得到

I_in>=(1－D)（4）

I_a>=(1－D)D（5）

I_p>=(1－D)²（6）

式（4）的物理意義如下：在每一個開關周期，如果功率開關關斷，當輸入電流的平均值等于，就實現了線性電阻。其具體波形如圖2所示。

圖2 PWM調制控制的PFC波形

由圖2可知，當輸入電流的平均值等于PWM的斜坡值時，開關管關斷。因此這種控制方法，要求一個開關周期的占空比由整個周期電流的平均值決定，這在一般的系統中是不可能實現的。但是，輸入電壓的變化和開關周期相比非常慢，這樣我們可以利用前一個開關周期輸入電流的平均值來決定下一個周期的占空比。這種技術是通過將上一個周期的平均電流值保持到下一個周期來實現的。其簡化的功率級和控制級的電路框圖如圖3所示。

圖3 功率級和控制級的簡化電路框圖