為了提高開關電源效率、減少電網汙染
，功率因數校正技術日益成為電源設計領域中的研究熱點。目前常見的功率因數校正電路可以分為兩類——帶有乘法器的PFC和不帶乘法器的PFC。不帶乘法器的PFCdianlucaiyongdeshizhuzhouqikongzhijishu，zaiyigezhouqinei，liyongguoliujiancexinhaoyufankuihuilaideshuchudianyatongshikongzhikaiguanguan。yujiyuchengfaqidexitongxiangbijiaoeryan，budaichengfaqidePFC係統不需要AC輸入檢測技術
，結構緊湊，校正電流波形（以保證高功率因數）所需要的信息全部來自DC總線電壓和回路電流。

本文以不帶乘法器
、工作在臨界電流控製模式的Boost PFC電路為例
，介紹逐周期PFC電路的工作原理，針對逐周期PFC電路的不穩定問題，提出相應的改善設計方法。

逐周期PFC電路的基本原理

逐周期PFC電路內部不含乘法器，為了強製輸入電流跟隨輸入電壓的波形變化，完成功率因數校正功能，在一個周期內，同時利用誤差控製信號、過guo流liu檢jian測ce信xin號hao和he過guo零ling檢jian測ce信xin號hao來lai控kong製zhi開kai關guan管guan的de導dao通tong和he關guan斷duan。初chu始shi時shi刻ke，流liu過guo外wai接jie電dian感gan的de電dian流liu為wei零ling，通tong過guo過guo零ling檢jian測ce信xin號hao將jiang開kai關guan管guan打da開kai
，電dian源yuan電dian壓ya對dui電dian感gan充chong電dian，電dian感gan電dian流liu上shang升sheng；輸出電壓反饋信號經過誤差放大器後與內部鋸齒波比較
，得到一定占空比的PWM波。該PWM信號與過流檢測信號相與
，控製開關管的關斷。此時
，如果外接電感電流超過限流值
，過零檢測信號跳變為低，關斷開關管；否(fou)則(ze)，開(kai)關(guan)管(guan)由(you)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)控(kong)製(zhi)。因(yin)為(wei)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)相(xiang)對(dui)於(yu)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)頻(pin)率(lv)非(fei)常(chang)高(gao)，所(suo)以(yi)在(zai)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)內(nei)可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)為(wei)常(chang)數(shu)，由(you)此(ci)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)固(gu)定(ding)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)PWM信號

，開關管達到最大導通時間後關斷。開關管關斷，電感電流下降
，直到為零，再通過過零檢測信號觸發下一個導通周期。

逐周期技術能顯著提高電源的性能
，具有良好的線性調整率和快速的輸入輸出動態響應；固有的逐個脈衝電流限製，簡化了過載和短路保護
；消除了輸出濾波電感帶來的極點，使電源係統由二階降為一階，係統不存在有條件的環路穩定性問題。

但是，當PFC電路的開關占空比大於50%shi，raodongxinhaochanshengdewuchabeizhujianfangda，jiangdaozhixitongdebuwending，shidianyuandekangganraoxingnengbiancha，lingwai，shuchuqingzaihuokongzaishi，yehuidaozhidianyuanshikong。benwentichuleduoshiliangwuchayunfang、斜坡補償電路、動態調節電路以及定時自啟動電路來提高逐周期PFC電路的性能。
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控製信號產生電路

為了抑止擾動信號對電感電流的影響，可以控製開關管的占空比小於50%。本文采用多矢量誤差放大器來獲得精確的最高輸出電壓鉗位

，同時，設定鋸齒波的斜率，兩者比較後可以限定PWM波bo的de最zui大da占zhan空kong比bi，從cong而er提ti高gao係xi統tong的de穩wen定ding性xing。由you於yu感gan應ying電dian流liu或huo噪zao聲sheng信xin號hao會hui引yin起qi顯xian著zhu的de脈mai衝chong寬kuan變bian效xiao應ying，因yin此ci
，還hai必bi須xu增zeng加jia斜xie坡po補bu償chang電dian路lu來lai消xiao除chu這zhe些xie失shi真zhen現xian象xiang。

具體電路設計如圖1所示。 圖1給出了控製信號產生電路。反饋輸出信號Vin經過多矢量誤差放大器後產生3個控製信號V1、V2和V3。其中
，V1和V2通過斜坡補償網絡生成V4，V3和V4分別經電壓跟隨器後相“與”得到最終的控製信號Vc。控製信號Vc會和鋸齒波進行比較得到PWM信號，控製開關管的導通關斷。Vc的最高電壓由V3設定
，因此也就設定了PWM波的最大占空比。

斜坡補償網絡由電壓跟隨器

Comp1
、比較器Comp2及電阻R1、R2構成。如圖中虛線框所示。新的控製電壓V4由控製電壓V1疊加斜坡補償電壓後形成。

補償信號直接取自多矢量誤差放大器內部，由反饋電壓Vin控製。選取適當的R1、R2比值，就可以得到合適的控製信號V4的de斜xie率lv，從cong而er增zeng加jia電dian路lu的de穩wen定ding性xing，使shi電dian感gan電dian流liu平ping均jun值zhi不bu隨sui占zhan空kong比bi變bian化hua

，並bing減jian小xiao峰feng值zhi和he平ping均jun值zhi的de誤wu差cha。同tong時shi
，斜xie坡po補bu償chang還hai能neng抑yi製zhi次ci斜xie波bo振zhen蕩dang和he振zhen鈴ling電dian感gan電dian流liu。

控製信號V4再和V3相“與”生成Vc
，Vc由兩者之中較低的信號決定
，然後和鋸齒波信號比較，得到PWM信號。可見其占空比在零到由V3與鋸齒波設定的最大占空比之間變化，由反饋輸出電壓控製。

多(duo)矢(shi)量(liang)誤(wu)差(cha)運(yun)放(fang)和(he)斜(xie)坡(po)補(bu)償(chang)電(dian)路(lu)提(ti)供(gong)了(le)快(kuai)速(su)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)和(he)精(jing)確(que)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)鉗(qian)位(wei)
，有(you)效(xiao)地(di)減(jian)輕(qing)了(le)電(dian)流(liu)感(gan)應(ying)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)
，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)電(dian)路(lu)的(de)性(xing)能(neng)。
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動態調節電路

對於PFC電路來說，負載的變化會對電路性能產生很大的影響，大大降低了電路的壽命。由於其響應時間慢、輸出電壓高，在突然斷開負載時，400V的輸出可能湧現800V，這樣對後續器件損害很大。為了保護電路在這些瞬態情況下的能正常工作
，PFC電路中增加了一個跨導比較器

，用來檢測輸出電壓，當輸出電壓超過額定反饋水平的8%時，即2.7V（設內部基準電壓為2.5V），它會自動關斷PWM波，當輸出電壓減小至8%時，PWM再次恢複運行。另外，對於PFC電路來說
，輕載時電路的損耗比較大。
為了解決這個問題，在電路中增加一個功率檢測比較器
，當輸出功率比較低時，比較器工作，關斷PWM波bo
，使shi電dian路lu工gong作zuo在zai間jian隙xi模mo式shi下xia
，從cong而er降jiang低di功gong耗hao。因yin此ci，在zai輸shu出chu電dian壓ya過guo壓ya和he輸shu出chu電dian壓ya過guo低di時shi
，驅qu動dong信xin號hao會hui被bei閉bi鎖suo。這zhe兩liang個ge比bi較jiao器qi構gou成cheng了le動dong態tai調tiao節jie電dian路lu，它ta同tong時shi能neng夠gou改gai善shan高gao輸shu入ru電dian壓ya時shi的de功gong率lv因yin數shu
，減jian小xiao輸shu入ru電dian流liu總zong的de諧xie波bo含han量liang。可ke見jian，在zai輸shu入ru電dian壓ya快kuai速su擾rao動dong或huo者zhe負fu載zai瞬shun變bian的de情qing況kuang下xia

，采cai用yong逐zhu周zhou期qi控kong製zhi的de功gong率lv變bian換huan器qi在zai單dan個ge周zhou期qi內nei可ke以yi實shi現xian控kong製zhi目mu標biao，因yin此ci大da大da改gai善shan了le電dian流liu的de動dong態tai性xing能neng。

內部定時自啟動電路

一般情況下，功率管的開啟是由過零檢測信號完成的，但是
，當驅動輸出信號長時間持續為低電位（350μs）時，PFC電路提供了一個內部定時自啟動電路來產生一個觸發信號開啟功率管。內部定時自啟動電路保證了當ZCD沒有信號時電路能夠維持正常的工作
，輕負載時電路工作於恒頻工作模式。 [page]
仿真結果

本文采用的BOOSTPFC輸出電壓為400V，主要元器件參數為：輸入電感L為870μH，輸入電容為220μF，開關管為MOSSTP8NA50，輸出二極管為BYT13-600，負載RL為1300Ω。基於Sinomos1.0μm工藝的BSIM3V3.2Spice模型
，采用CadanceHspice工具進行了仿真。仿真得輸入電流波形如圖4所示。
圖4波形從上而下依次為：電感電流、誤差控製信號、輸入電壓。仿真結果證明，輸入電流經過整形後為正弦波，能夠跟隨輸入電壓的變化

，滿足設計要求。這種逐周期控製技術下、不帶乘法器的PFC電路很好的解決了電路啟動時輸出電壓過衝的問題

；動態特性也得到了改善，同時，改善了高輸入電壓時的功率因數和降低了輸入電流總的諧波含量。

結論

本文針對逐周期技術控製的PFC電路，提出了具體的設計方法。采用多矢量誤差運放和斜坡補償網絡增加了電路的穩定性
、減小電感電流峰值和平均值的誤差，同時抑止次諧波振蕩和振鈴電感電流；動態調節電路可以在負載突然變化時使PFC跳過慢補償運算放大器，直接作用於內部非線性增益塊而影響占空比，改善了電路在輕載或空載時的性能；定時自啟動電路控製PFC在輕載時可以工作在恒頻模式，可用於電能管理或電路保護的應用場合。

對於PFC電路，采用逐周期控製技術簡化了電路結構，性能和傳統的基於乘法器的PFC同樣出色，比較適圖4仿真結果圖合中低功率的係統應用。

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