[发明专利]降低CRM-Buck-PFC变换器电容器纹波电流的控制系统

说明书

本发明涉及一种降低CRM‑Buck‑PFC电解电容器的纹波电流的控制系统，设计电路包括主功率电路、输出电压反馈控制电路、输入电压前馈电路、乘法器、锯齿波比较及开关管驱动电路。本发明通过引入输入电压前馈和输出电压反馈提出变开关导通时间的控制方法，该方法不仅降低了电解电容器的纹波电流而且使开关频率的变化范围最小化，通过降低功率器件的导通损耗来提高效率。

技术领域

本发明涉及一种CRM-Buck-PFC变换器，具体涉及一种降低CRM-Buck-PFC变换器电容器纹波电流的控制系统。

背景技术

功率因数校正(PFC)已被广泛用于降低输入电流谐波和提高输入功率因数。采用有源功率因数校正(PFC)技术的开关电源与无源电源相比具有小尺寸，高性价比，高功率因数的优点。不同类型的有源PFC控制方案和拓扑结构被提出以满足规范标准以及减少谐波。Buck，Boost和Buck-Boost变换器在有源开关电源中应用最为广泛。由于简单和固有的电流塑造能力，Boost变换器是PFC应用中最广泛的拓扑结构。然而，与输入电压较高时相比，它在输入电压较低时效率比较低。因此，Buck PFC变换器由于具有输出电压低，成本降低，低输入电压时效率高，开关电源寿命长等优点，在广泛的交直流PFC变换器应用中引起越来越多的关注。

在CRM Buck PFC转换器中，电解电容器通常用于抑制高频开关纹波电压以及低频纹波电压，获得稳定的输出电压。然而，电解电容器的ESR值较大，通过它的高频和低频纹波电流导致电解质的加热，导致其蒸发。其结果是，随着工作时间的延长，ESR的值增大而电容减小，缩短了电容器的寿命。因此，有必要降低CRM降压型PFC转换器的电容纹波电流。

发明内容

本发明的目的在于克服前述传统CRM Buck PFC变换器的缺点，提供一种降低CRMBuck PFC变换器电容器纹波电流的控制系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种降低CRM-Buck-PFC变换器电容器纹波电流的控制系统，包括主功率电路和控制电路，控制电路采用导通时间变化规律为的输出信号驱动主功率电路的开关管Q_b，其中V_o为主功率电路的输出电压，V_m为主功率电路的输入电压峰值，t₁为电压偏差，由电源的功率决定，ω为角频率。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：传统的CRM Buck PFC变换器采用定占导通时间控制(COT)，电容器电流包含大量的高频和低频的纹波电流，因此电解电容器和PFC变换器的寿命将会减少；本发明通过引入输入电压前馈和输出电压反馈提出了变开关导通时间的控制方法，不仅降低了电解电容器的纹波电流而且使开关频率的变化范围最小化；通过降低功率器件的导通损耗来提高效率。

附图说明

图1是Buck PFC变换器主电路示意图。

图2是一个开关周期内CRM Buck PFC变换器的电感电流、电容电流波形图。

图3是半个工频周期内CRM Buck PFC变换器的开关管电流波形图。

图4是取不同值下的输入电流波形图。

图5是PF值与x_o和a的关系曲面图。

图6是和PF_approx与a的关系曲线图

图7是F(a)和F_fit(a)的曲线图。

图8是控制电路原理图。

图9是COT和VOT控制的电解电容纹波电流曲线图。

图10是用于COT和VOT控制的ESR功率损耗曲线图。

图11是COT和VOT控制的临界电感值示意图。