[发明专利]提高DCMBuckPFC变换器PF值的控制装置

摘要

本发明公开了一种提高DCM Buck PFC变换器PF值的控制装置，包括主功率电路和控制电路，所述主功率电路包括输入电压源vin、EMI滤波器、二极管整流电路RB、Buck电感Lb、开关管Qb、二极管Db、输出电容Co、负载RLd，所述控制电路包括输出电压反馈控制电路、输入电压前馈电路、第二乘法器、锯齿波比较及开关管驱动电路，通过引入输入电压前馈和输出电压反馈，使得变换器的占空比在一个工频周期按照一定的规律变化，使PF值在整个90V～264V AC输入电压范围内提高至接近于1。本发明具有输出电压纹波小、开关管导通损耗小、所需二极管应力减小等优点。

主权项

一种提高DCM Buck PFC变换器PF值的控制装置，其特征在于，包括主功率电路(1)和控制电路，所述主功率电路(1)包括输入电压源vin、EMI滤波器、二极管整流电路RB、Buck电感Lb、开关管Qb、二极管Db、输出电容Co、负载RLd，其中输入电压源vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与整流桥RB的输入端口连接，整流桥RB的输出负极为参考电位零点，整流桥RB的输出正极与开关管Qb的漏极连接，开关管Qb的源极同时与二极管Db的负极和Buck电感Lb的一端相连接，二极管Db的正极分别与整流桥RB的输出负极、输出电容Co的负极和负载RLd的一端连接，Buck电感Lb的另一端分别与输出电容Co的正极和负载RLd的另一端连接，输出电容Co的负极和负载RLd连接的一端为参考电位零点；所述控制电路采用变化规律为的占空比的输出信号驱动开关管Qb，其中，D0=2πLbfsPoVm∫θ0π-θ0sin(ωt)·(Vm|sin(ωt)|-Vo)(1-M|sin(ωt)|)2dωt]]>M=1.2969Vm/Vo+0.3156]]>其中，Vo为主功率电路(1)的输出电压，Vm为主功率电路(1)的输入电压峰值，ω为输入交流电压的角频率，ω＝2πfline，fline为输入交流电压频率，t为时间，Po为输出功率，Lb为Buck电感值，fs为开关频率，所述控制电路包括输出电压反馈控制电路(2)、输入电压前馈电路(3)、第二乘法器(5)、锯齿波比较及开关管驱动电路(6)，所述输出电压反馈控制电路(2)的输入端H与主功率电路(1)的输出电压Vo连接，输出电压反馈控制电路(2)的输出端J与第二乘法器(5)的第二输入端vy相连；输入电压前馈电路(3)的第一信号输入端A与主功率电路(1)的二极管整流电路RB整流后的电压vg连接，输入电压前馈电路(3)的第二信号输入端E与主功率电路(1)的输出电压Vo连接，输入电压前馈电路(3)的第一信号输出端I与第二乘法器(5)的第一输入端vx连接，输入电压前馈电路(3)的第二信号输出端F与第二乘法器(5)的第三输入端vz连接，第二乘法器(5)的输出端与锯齿波比较及开关管驱动电路(6)的输入端连接，锯齿波比较及开关管驱动电路(6)的输出端的信号为控制电路的输出信号，该输出信号与主功率电路(1)中的开关管Qb的门极相连而驱动开关管Qb工作；所述输入电压前馈电路(3)包括分压电路、第一射极跟随器IC1、第二射极跟随器IC3、峰值采样电路IC2、减法电路IC4、加法电路IC5和第一乘法器(4)；所述分压电路包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一射极跟随器IC1包括第一放大器A1，第一射极跟随器IC1的同相输入端分别与第一电阻R1、第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端即为输入电压前馈电路(3)的第一信号输入端A，第二电阻R2的另一端为参考电位零点，第一射极跟随器IC1的输出端分别与峰值采样电路IC2的输入端C、第一乘法器(4)的第一输入端vA连接；峰值采样电路IC2包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一二极管D1，其中第三电阻R3的一端为峰值采样电路IC2的输入端C，第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极与第二射极跟随器IC3的同相输入端B连接，第四电阻R4与第一电容C1并联后一端接第二射极跟随器IC3的同相输入端B、另一端与参考电位零点相连；第二射极跟随器IC3包括第二放大器A2，第二射极跟随器IC3的输出端D与第一乘法器(4)的第二输入端vB连接；加法电路IC5包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三放大器A3，第七电阻R7的一端与第二射极跟随器IC3的输出端D连接、另一端分别与第一乘法器(4)的第三输入端vof和第三放大器A3的同向输入端连接，第五电阻R5的一端与主功率电路(1)的输出电压Vo连接作为输入电压前馈电路(3)的第二信号输入端E，第五电阻R5的另一端分别与第六电阻R6的一端、第三放大器A3的同向输入端、第一乘法器(4)的第三输入端vof连接，第六电阻R6的另一端接参考电位零点，第八电阻R8串接于第三放大器A3的反向输入端和输出端之间，第三放大器A3的反向输入端经过第九电阻R9连接至参考电位零点，第三放大器A3的输出端为加法电路IC5的输出端F，加法电路IC5的输出端F和第一乘法器(4)的输出端G分别为减法电路IC4的两个输入端；减法电路IC4包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四放大器A4，加法电路IC5的输出端F通过第十一电阻R11接入第四放大器A4的同向输入端，第一乘法器(4)的输出端G通过第十三电阻R13接入第四放大器A4的反向输入端，第十电阻R10的一端与第四放大器A4的同向输入端连接，第十电阻R10的另一端与参考电位零点连接，第十二电阻R12串接于第四放大器A4的反向输入端和输出端之间。