电感电流断续的Boost功率因数校正变换器研究(3)

1。1。1 Boost PFC变换器

Boost PFC变换器如图1。1所示，它有如下几个优点：1、在电压的输入范围内得到较高的功率因数pf值；2、在输入端有Boost电路中的电感，因此输入电流的高的频率的谐波脉动较小；3、电路的输出端的电压比较高，输出电容所储存的容量的比较大然而体积却比较小；4、结构简单的电路，低成本，高可靠性。

图1。1 Boost PFC变换器

按电感电流是否连续，Boost PFC变换器可以工作在三种模式，即电感电流连续模式(Continuous Current Mode，CCM)、电感电流临界连续模式(Critical Continuous Current Mode，CRM)和电感电流断续模式(Discontinuous Current Mode，DCM)。我们要看的CCM时的电感电流波形像图1。2(a)所呈现，从中看出，它的输入的功率因数高，电路的电感电流较小，并且开关管导通损耗低，滤波的输入程度较小。但是在该工作的模式下，其中的开关管是硬开关的状态，有反向恢复的二极管存的情况下会产生较大的开关损耗，同时测量出输入电压和电感电流是必要的，控制电路中所包含的逻辑乘法器也是不可或缺的，所以这一系列算下来花费比较起来会多出一点。此外，其电感值较大，体积重量大，以使的CCM一般实用于中大功率场合[5]。当Boost PFC变换器工作在CRM时，其电感电流波形如图1。2(b)所示。在这样的工作模式下，开关管处于零电流开通的状态，二极管处于零电流关断的状态，并且有无反向恢复的情况，电感量会因此比较小，从而理论上可以造成功率因数为1的情况。但是其开关频率在随着负载和输入电压的变化而变化，使得EMI滤波器难以优化，且电感电流峰值为平均值的两倍，一般应用于中低功率场合[6]。工作在DCM时，Boost PFC变换器的电感电流波形如图1。2(c)所示，在此工作模式下开关管也是零电流开通，二极管也是零电流关断，不存在反向恢复，电感量更小，且其开关频率恒定，有利于电感和EMI滤波器的设计，控制简单、成本低。但是它的电感电流所产生的峰值和有效值高，在输入电压高时pf值较低，故该工作模式一般实用于小功率场合。三种电感电流工作模式如下图：

(a) 电路的电感电流连续模式 (b) 电路的电感电流临界连续模式

图1。2 电感电流工作模式

1。1。2 电感电流断续模式

八十年代末电力电子从业者提出不连续导电模式下如何进行功率因数校正的科学技术，它的输入功率因数以至于可无限接近1，也就是pf值接近于1。DCM Boost PFC有着开关频率固定，零电流开通，无反向恢复的优点，同时电压变化进行随时的闭环控制。有利于电路的电感和EMI滤波器的后续设定，并且控制结构较为简单、造价很低，实用于中小功率的工作场合。然而其一般来说采用的是恒占空比方式以至于PF值并不高尤其是在高压输入时则更低，具体的内部原理和分析过程将会在第二章呈现出来。

1。2 研究内容

此课题大部分是针对小功率Boost PFC变换器的设计进行探究，充分理解功率因数校正技术和DCM支配的特点，给出变换器的具体设定方案并做仿真研究和实物验证。

2 DCM Boost PFC 变换器

2。2工作原理

DCM 又分为两种控制为恒频控制和变频控制。第一种为本文所要研究的方面，功率管开关频率是不变的也就是说占空比是恒定的。然则电源的输入电流不是普通的正比于输入电压，是以在一个周期内电路的图像会有一定程度上的畸变。而变频控制是恒导通时间或者临界导电操控法，输入电流和电压成正比因此可以得到理论计算的pf值唯一的情况。也就是说开关周期随电压变化而变化。电感始终处于临界导通。电感电流断续的Boost功率因数校正变换器研究(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_97034.html