一種CCM模式圖騰無橋PFC控制方法

李祥生

摘 要：本文分析了現有圖騰無橋PFC常用的控制方法，它們都需要根據輸入電壓的極性來切換兩個開關管的功能，對電路和控制器的要求較高。本文根據現有控制方法的不足之處提出了一種無需輸入電壓極性判斷的新控制方式，簡化了控制電路和控制算法，并通過Matlab仿真對提出的控制方法進行了驗證。

關鍵詞：圖騰；PFC；CCM；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.004

1 引言

近幾年GaN器件日趨成熟并商業化，它們良好的反向恢復特性使得原來只能工作于DCM或者BCM模式的圖騰PFC[1]可以工作在CCM狀態。但是現有圖騰PFC需要在交流輸入的正負半周對兩個開關管的功能進行調換，這就要求對交流輸入的極性判斷必須準確，否則就會引起電流畸變等問題。

2 圖騰PFC控制原理

在環路的控制方面，工作于電流連續模式下的圖騰PFC可以借鑒普通boost電路PFC的控制思想：主開關信號在正半周用來驅動S1管，在負半周驅動S2管。圖 1是圖騰PFC控制原理圖。

在D1和D2采用同步整流MOS管時，圖騰無橋PFC電路便具有能量雙向流動的能力。由于這種控制方式只對輸入電流的大小采樣，并不能判斷電流的極性，因而在過零點電流反向以后，控制器若不能快速準確的做出判斷則會產生炸機的風險。

為簡化控制器的實現方式和成本，同時也為消除因過零檢測點超前或者延時帶來的電流畸變，本文提出一種新的圖騰PFC控制方法（圖 2）：取消以前控制器中的絕對值電路或者算法，控制器直接采樣輸入電壓和輸入電流的雙極性信號，不必再需要額外的電路或者算法去判斷輸入電壓的極性。

由于PFC電壓環的基準信號Vac為雙極性，所以電壓環的輸出信號I_ref必然也是雙極性的。按照新的控制方法，圖騰無橋PFC在一個工頻周期內的工作波形見圖 3，兩個開關管的驅動信號占空比可以自動生成，不需要根據輸入電壓極性進行切換。

3 圖騰PFC控制仿真

按照上述控制方法，搭建圖騰PFC仿真模型。主要電氣參數為：PFC電感190uH、母線電容940uF、輸入電壓220VAC、開關頻率45kHz。

由圖4仿真結果可見該方法能夠自動確定并分配主動管和被動管的占空比，并且可以自動在正負半周之間進行切換。

4 結論

本文簡化了現有圖騰無橋PFC電路CCM工作模式的控制電路或者控制算法，控制器對輸入電流和電壓的大小和極性，可以自動在正負半周分配兩個開關管的占空比，無需繁瑣的極性判斷電路或者算法，可以消除因過零點判斷不準確引起的電流畸變，甚至炸機的風險。

參考文獻：

[1]蘇斌.單相高效率AC/DC變換器的研究[D].浙江大學，博士論文，2011.