不檢測(cè)輸入電壓可以實(shí)現(xiàn)“功率系數(shù)校正”嗎?
發(fā)布時(shí)間:2020-09-01 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】功率系數(shù)校正(PFC)強(qiáng)制輸入電流跟隨輸入電壓(VIN),使所有電氣負(fù)載像電阻一樣。這一過(guò)程需要檢測(cè)輸入電壓,根據(jù)檢測(cè)調(diào)整電流基準(zhǔn)。電流環(huán)會(huì)按該電流基準(zhǔn)調(diào)整輸入電流。這稱(chēng)作平均電流模式控制,如圖1所示。
圖 1:PFC平均電流模式控制
市場(chǎng)上有許多低總諧波失真(THD)商業(yè)PFC控制器使用這種平均電流控制算法。然而,這些PFC控制器需要一個(gè)專(zhuān)用引腳來(lái)檢測(cè)VIN,需要精密模擬乘法器用于調(diào)整電流基準(zhǔn)。
另一個(gè)PFC控制算法近來(lái)十分流行,該方法不需要檢測(cè)VIN,但是仍然可以提供平均電流模式控制。TI的UCC28180就屬于這一類(lèi)產(chǎn)品。因?yàn)椴皇褂肰IN檢測(cè)引腳和精密模擬乘法器,UCC28180的封裝更小,從而降低了系統(tǒng)成本,而且使用非常簡(jiǎn)便。
但是,當(dāng)我們把UCC28180介紹給設(shè)計(jì)者時(shí),很多時(shí)候得到的第一反應(yīng)是:“什么?不檢測(cè)VIN?那是如何工作的?”本文將嘗試回答這一問(wèn)題。
圖2為UCC28180使用的算法。低帶寬電壓環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓。測(cè)量的輸入電壓為VIin,鋸齒波電壓為Vramp。Vramp大小與電壓環(huán)輸出成正比。由于PFC采用升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),輸入電壓信息已經(jīng)存在,但是被隱藏了。圖2所示的控制算法使用了隱藏信息。
圖 2:不檢測(cè)VIN的PFC
PWM輸出信號(hào)由內(nèi)部時(shí)鐘觸發(fā),在開(kāi)關(guān)周期初期總是從低電平開(kāi)始,如圖3所示。PWM輸出保持低電平,直到線性上升的Vramp與Vin電壓相交。該Vramp/Vin的交點(diǎn)決定了開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間tOFF。
圖 3:PWM發(fā)生器
圖3中:
其中T是開(kāi)關(guān)周期。對(duì)于以連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)運(yùn)行的升壓轉(zhuǎn)換器:
結(jié)合公式1和2可以得到公式3:
輸出電壓VOUT在穩(wěn)定狀態(tài)下是常數(shù)。因?yàn)镻FC的電壓環(huán)非常慢,Vramp在穩(wěn)定狀態(tài)下也是常數(shù)因此,輸入電流僅與VIN成正比。如果VIN為正弦,那么輸入電流也必須是正弦的,以實(shí)現(xiàn)良好的PFC。這看起來(lái)像變魔術(shù)一樣,不是嗎?
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