一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路工作特性研究

该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上，该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路，在对PFC变换器及：DC／DC变换器的临界条件进行了数学解析后，得出了电路工作状态的精确解并提出了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时，有效地控制了储能电容的电压值，降低了开关应力，提高了电路的稳定性。同时文章还分析了单级：PFC电路中的电流畸变特性，得出PFC电路的功率因数表达式。最后实验验证了该文数学推导的正确性和控制策略的实用性。     

DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器

为了实现功率因数校正(PFC)功能,单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电模式(DCM),为了实现高效率,通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式(CRM)。详细分析了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性,并搭建了60 W的实验样机,验证了此变换器能够仅使用1个开关管和1个峰值电流模控制器,同时实现PFC功能和恒定输出电压,且相比DCM-DCM,DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下,提高了变换器的效率。     

工作在临界状态下的单级功率因数校正电路研究

对单级功率因数电路中的PFC电路有DC／DC电路工作在连续不连续的边界条件进行了讨论，得出了电路工作状态的精确解，进而提出了一种全新普通控制芯片实现较高功率因数的Boost-Forward单级功率因数校正电路。仿真有实验有力地证实了该电路有效地降低了储能电容的电压值，降低了开关应力，并提出了电路的效率。     

应用直接功率传递原理改进的单级PFC拓扑及其直流母线电压应力分析

过高的直流母线电压应力(即中间储能电容电压应力)是困扰单级功率因数校正AC／DC变换器的一个严重问题。本文分析了单级功率校正AC／DC变换器产生高电容电压应力的原因,介绍了三种典型的根据直接功率传递原理改进的单级PFC变换器拓扑,对这几个拓扑的直流母线电压应力进行了深入的分析和比较。     

具有电压负反馈绕组的新型反激式单级功率因数校正变换器

提出一种具有电压负反馈绕组的新型反激式单级PFC变换拓扑。电压负反馈绕组的引入能够抑制中间储能电容电压,减小开关管的电压电流应力,解决了DCM PFC+ CCM DC/DC模式下轻载时,中间电容电压过高的问题,并且一部分输入功率将通过负反馈绕组直接传向负载,提高了变换器的效率。通过对电路工作模态和稳态的分析,可以得出该变换拓扑不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、效率高等优点。实验结果证明了该变换拓扑的优越性。     

低输出电压纹波三态PCCM CUK PFC变换器

提出了一种具有低输出电压纹波的三态伪连续导电模式(PCCM)CUK功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略。在CUK变换器的中间储能电容(过渡电容)上串联一个开关管,使得中间储能电容电压在一个开关周期内存在3个工作状态,进而获得低输出电压纹波和快速的负载动态响应速度。分析了三态PCCM CUK PFC变换器的工作原理,仿真验证了理论分析结果,同时通过一个200 W的实验电路验证了结论的正确性。结果表明三态PCCM CUK PFC变换器具有输入功率因数高、输出电压纹波小和动态响应速度快的优点。     

一种改进的电压跟随PFC Cuk AC／DC变换器

提出了一种改进的电压跟随PFC Cuk AC/DC变换器,其输入电感工作在不连续导电模式（DCM）,从而实现功率因数校正（PFC）功能。在本电路中,采用由两个储能电容组成的开关电容网,从而使电容的电压应力减小,并且提高了变换器的功率因数校正能力,其输出电感工作在连续导电模式（CCM）,从而降低了器件的应力,同时减小了开关损耗和输出电流波纹。论述了输入电感工作在DCM模式的Cuk变换器的功率因数校正能力及所提出的电路的工作原理;推导出了其输入与输出电感工作的临界条件,MATLAB仿真与实验结果证实了理论分析的正确性。     

一种新颖的Buck-PFC变换器研究

提出了一种新型高功率因数降压变换器的拓扑结构,分析了变换器工作在主储能电感电流连续(CLCM)和高频滤波电容电压断续状态(DCVM)时实现PFC的机理,推导出了保证电路实现功率因数接近1的公式.在主储能电感续流回路中串入一并联谐振回路,既改善了传统降压变换器功率因数校正电路中输入电流波形畸变的问题,又有效平滑了输出直流脉动电压的波形.该变换器的拓扑结构简单,控制方便,仿真和试验结果都证明了该方法的正确性.     

一种改进型单级功率因数校正电路的设计

分析了改进型单级功率因数校正（PFC）电路的电压应力、电流应力,并采用Psim仿真软件对电路进行仿真,给出了样机试验数据表及仿真曲线图。结果表明,断续导电模式下的PFC与DC／DC的单级PFC电路比较适用于小功率AC／DC变换器,且可以得到很好的性能,具有良好的经济效益。     

双绕组反激式单级PFC变换器及功率因数改善措施研究

为改善功率变换器的功率因数,提出一种双绕组反激式单级功率因数校正PFC(Power Factor Correction)变换拓扑。该拓扑由Boost PFC电路和具有串并联结构的双绕组反激变换电路组合而成,利用2个中间储能电容吸收变压器初级绕组的漏感能量,有效地抑制功率器件的电压应力,提高变换器的可靠性。详细分析了变换器的工作原理和稳态特性,并在传统的单电压环控制方法的基础上,将整流电压引入到控制电路,提出了一种简单的电压补偿控制方法来提高变换器的功率因数、降低输入电流的总谐波畸变率。设计制作了一台150 W/24 V实验样机,实验结果验证了所提出电路原理的正确性和采用电压补偿控制方法改善输入电流波形质量的有效性。     

电感复用型PFC变换器及其控制策略

提出一种复用电感导通模式MCM（multiplexing-inductor conduction mode）的概念,对MCM模式下的电感电流进行了详细分析。通过电感复用及MCM的概念,对Boost与Buck的级联结构进行变换,提出了一种电感复用型功率因数校正器MPFC（multiplexing-inductor power factor corrector）变换器的拓扑结构,这种结构减少了电感的数量,使变换器体积减小,节约了成本。MPFC的控制模式分为电流模控制与电压模控制,通过分析这2种控制方式的特点发现,电压模控制的MPFC更适合实际运用。仿真实验表明,MPFC变换器的输入功率因数与输出电压纹波符合一般的工业生产需求,证明了MPFC原理的正确性及实际应用的可实施性。     

LED低压驱动电源——DC/DC升压变换器（上）

介绍了两种用DC/DC升压变换器驱动LED的电路,对电路的工作情况进行了详细分析,推导了输出电压与输入电压的关系,并以占空比D表示。最后给出一些芯片实例。     

反激式光伏并网微逆变器不同工作模式的研究

反激式光伏并网微逆变器常用的工作模式有不连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)两种。在分析反激式逆变器工作原理的基础上,从控制策略、关键参数设计以及功率器件的电压电流应力3方面对工作在两种不同模式下的逆变器进行设计和比较,分析两种模式的优劣,并借助Matlab仿真软件进行验证,为反激式逆变器工作模式的选择及电路参数的设计提供参考。     

Efficiency model of boost dc–dc PWM converters

A thorough efficiency analysis of a boost PWM converter taking into account the conduction losses, the diode power loss, the switching losses, the gate‐drive loss and the capacitive switching loss, for both continuous conduction mode and discontinuous conduction mode is presented. The analysis is extended in the synchronous rectification case where a self driven transistor instead of the diode rectifier is adopted. The expressions of the converter efficiency can be used to predict the circuit behaviour for both a constant input and constant output voltage operation. The model has been validated using SPECTRE simulator and a 0.35 µm CMOS process, and error always lower than 2% were found. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

CRM模式APFC电路中磁芯的设计与计算

有源功率因数校正(APFC)有临界连续导通(CRM)和连续导通(CCM)两种模式,其中对于100W以下的小功率场合,CRM模式APFC最常用。笔者尝试从一些电磁学中的基本公式出发,结合对升压电感的实际工作情况,详细推导了在CRM模式中磁芯大小及气隙的计算公式。     

基于电容电流的变换器多脉冲序列控制技术研究

针对脉冲序列PT(pulse train)控制连续导电模式CCM(continuous conduction mode) Buck变换器存在的低频振荡问题,提出一种基于电容电流的变换器多脉冲序列CC-MPT(capacitor current multi-pulse train)控制技术。该控制技术检测每个开关周期起始时刻的电容电流值,当电容电流较小时,产生一个高能量脉冲,使电容电流增大到一定范围内,然后比较输出电压与参考电压,选择中、低能量脉冲,调节变换器输出电压。以Buck变换器为例,介绍了CC-MPT控制的工作原理、控制特性与抑制低频振荡机理,进行了时域仿真分析和相图分析,建立了开关映射模型并分析其动力学行为,并通过实验验证了该控制技术的可行性。相比于传统PT控制CCM变换器,CC-MPT控制可以消除低频振荡现象,具有更好的输出特性。     

三态伪连续导电模式二次型Boost变换器研究

当二次型Boost变换器的两个电感均工作于连续导电模式时,其控制-输出传递函数含有三个右半平面零点和两个谐振峰值点,增加了其控制环路补偿器的设计难度。本文提出了三态伪连续导电模式二次型Boost变换器,其输入电感L1工作于连续导电模式,中间电感L2工作于伪连续导电模式,从而获得一个额外的控制自由度,并实现两个控制环路的相互独立控制,既降低了控制环路补偿器的设计难度,又提高了变换器对负载变化的动态响应速度。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

Buck变换器跨周期调制(PSM)同步开关映射模型

跨周期高制(PSM)模式作为优良的调制模式，在小功率智能集成苡片设计中得到逐步应用，与PWM调制模式相比，PSM调制模式具有静态功耗小，轻负载系统转换效率高等优点。状态空间平无法能够分析PSM变换器的动态特性，但只适用于分析低频特性，对于工作在较高频率的功率集成芯片，需要建立PSM工作模式下的大信号模型。本文根据建军立的同步开关映射模型，对离散导通模式的Buck变换器的非线性特性进行分析，从输出电压负载电阻变化关系图中直接得到PSM调制模式跨周期数目的变化规律，通过电路信真验证模型的正确。     

基于直接电流控制的BLDCM换相转矩脉动抑制

无刷直流电机传统的脉宽调压控制方式存在较大的换相转矩抖动,限制了它在高精度伺服控制系统中的应用。该文详细分析了无刷直流电机非换相电流与输出转矩与之间的关系,并以该电流为控制对象,研究了一种直接电流控制方式,结合两相导通控制模式,实现对电流的直接控制,进而控制转矩抖动。利用MATLAB软件将该控制方法与脉宽调压控制方法作对比仿真分析,仿真及实验结果证明,该控制方法能有效解决相电流及转矩波动较大的问题,并具有更好的负载响应速度和稳态性能。