[发明专利]伪连续工作模式开关电源功率因数校正方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种伪连续模式下的功率因数校正控制方法及其装置。

背景技术

近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术逐渐成为应用和研究的热点。电源作为各种电子设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统安全性和可靠性的高低。随着电力电子器件制造技术和变流技术的进步，开关电源以其效率高、功率密度高而确立了其在电源领域中的主流地位。开关电源多数是通过整流器接入电网的，传统的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路。因此，传统的开关电源存在一个致命的弱点，即功率因数较低(一般仅为0.45～0.75)，它在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网，开关电源现已成为电网中最主要的谐波源之一。针对高次谐波的危害，从1992年起国际上开始以立法的形式限制高次谐波，传统整流器因谐波远远超标而面临前所未有的挑战。抑制开关电源产生谐波的方法主要有两种：一是被动法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或消除谐波；二是主动法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低以及功率因数高等特点，即具有功率因数校正功能。开关电源功率因数校正研究的重点，主要是功率因数校正电路拓扑的研究和功率因数校正控制集成电路的开发。现有Buck、Boost、Buck-Boost等多种功率因数校正电路拓扑结构。功率因数校正控制集成电路负责检测变换器的工作状态，并产生脉冲信号控制开关装置，调节传递给负载的能量以稳定输出；同时保证开关电源的输入电流跟踪电网输入电压，实现接近于1的功率因数。控制集成电路的结构和工作原理由开关电源采用的控制方法决定。对于同一功率电路拓扑，采用不同的控制方法会对开关电源的稳态精度及动态性能等方面产生影响，因而控制方法的研究显得日益重要。目前功率电路技术已经较为成熟，控制方法成为关系到开关电源综合性能的关键因素。一方面，电压性、电流型等传统的控制方法日趋完善，并在更多技术领域得到推广；另一方面，新型控制方法不断出现，有力地推进了电源行业的技术进步。

传统的有源功率因数校正技术的研究集中在变换器工作在电流连续模式，其优点是功率因数高，流过开关管的电流有效值小，因此广泛应用在中大功率场合。缺点是需要检测输入电压的瞬时值、电感电流和输出电压，控制电路中需要乘法器，采用电压电流双环控制，控制复杂，成本高。上世纪80年代后期，有人提出利用电流断续模式进行功率因数校正，控制电路简单，仅需检测输出电压；而且，电感工作在电流断续模式，避免了Boost变换器中升压二极管的反向恢复问题。它可适用于小功率、对成本敏感的场合。其缺点是输入电流波形是断续的，需要输入滤波电路消除高频纹波；而且开关管的导通损耗增加。上世纪90年代早期，有人提出利用临界断续导电模式进行功率因数校正。该模式控制的复杂度介于电流连续模式和电流断续模式之间。其优点是输入电流的高频脉动量相对较小，避免了Boost变换器中升压二极管的反向恢复问题，功率因数高，适用于中小功率场合；缺点是开关频率随输入电压和负载的变化而变化，电感的设计较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率因数校正的控制方法——伪连续模式下的功率因数校正控制方法，采用该方法可使开关变换器输出电压纹波减小，并且其动态响应好，抗干扰能力强，适用于各种拓扑结构的变换器，此外可应用于很宽的负载功率范围。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种开关电源的控制方法，其具体作法是：