[发明专利]采用定频控制的临界连续升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电能变换装置的交流-直流变换器技术领域，特别是一种采用定频控制的临界连续升压变换器。

背景技术

功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器可以减小输入电流谐波，提高输入功率因数，已得到广泛应用。PFC变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方式来说，有源方式具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。

有源PFC变换器可以采用多种电路拓和控制方法，其中Boost PFC变换器是常用的几种PFC变换器之一，根据电感电流连续与否，可将其分为三种工作模式，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)，电感电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)。

其中CRM Boost PFC变换器具有开关管零电流开通、升压二极管无反向恢复、PF高等优点。但是其开关频率在工频周期内是变化的，且随输入电压的变化而变化，电感和EMI滤波器的设计较复杂，一般在中小功率场合应用比较广泛，但是CRM boost PFC变换器开关频率是变化，不利于EMI滤波器的设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用定频控制的临界连续升压变换器，通过一种新的定频控制，使CRM Boost PFC变换器的开关频率在工频周期内保持恒定，且在整个输入电压范围内频率变化范围很小，有利于变换器频谱的诊断和滤波器的设计。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种采用定频控制的临界连续升压变换器，包括变换器主功率电路和控制电路：所述变换器主功率电路包括输入电压源v_in、EMI滤波器、二极管整流电路RB、Boost电感L_b、开关管Q_b、二极管D_b、储能电容C_o、负载R_Ld；其中输入电压源v_in与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路RB的输入端口连接，二极管整流电路RB的输出负极为参考电位零点，二极管整流电路RB的输出正极与Boost电感L_b的一端连接，Boost电感L_b的另一端分别与开关管Q_b的漏极及二极管D_b的阳极连接，开关管Q_b的源极与参考电位零点连接，二极管D_b的阴极分别与储能电容C_o的阳极及负载R_Ld的一端连接，储能电容C_o的阴极及负载R_Ld的另一端均与参考电位零点连接，负载R_Ld两端的电压为输出电压V_o；

所述的控制电路包括输入第一分压电路、减法电路、第二分压电路、乘法器单元、误差调节电路、CRM控制和驱动电路；其中第一分压电路的输入端与输入电压采样点v_g即二极管整流电路RB的输出正极连接，第一分压电路的输出端A分别与减法电路的反相输入端和乘法器单元的第一输入端v_x连接，第二分压电路的输入端连接主功率电路的输出电压V_o的正极，第二分压电路的输出端B与减法电路的正相输入端连接，减法电路的输出端C与乘法器单元的第二输入端v_y相连接，误差调节电路的反相输入端连接输出电压V_o的正极，误差调节电路的正相输入端连接电压基准信号V_og，误差调节电路的输出端与CRM控制和驱动电路的乘法器的一个输入端连接，乘法器单元的输出端G与CRM控制和驱动电路的乘法器的另一个输入端连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)使CRM Boost PFC变换器的开关频率在工频周期内保持恒定，且在整个输入电压范围内频率变化范围很小，有利于变换器频谱的诊断和滤波器的设计；(2)具有输入功率因数高、体积小、成本低的优点。

附图说明

图1是Boost PFC变换器主电路。

图2是CRM Boost PFC变换器的电感电流波形。

图3是半个工频周期内CRM Boost PFC变换器的电感电流波形。

图4是两种控制下的临界电感值。

图5是半个工频内不同电压下的开关频率。