单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。     

一种单相降压型PFC电路及其非线性控制

以Buck为基础的单相功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,器件电压应力小,输入、输出电流控制能力强;但输入电流存在固有死区,造成输入电流畸变。提出一种双电路模式的单相降压型PFC电路,通过加入1个辅助开关和1个二极管,在传统Buck PFC变换器的输入电流死区时间段,使电路工作于Buck-Boost模式,消除电流死区。对于Buck与Buck-Boost之间的切换控制问题,基于单周期控制,推导出一种非线性控制策略,不同工作模式具有相同的电流控制律,消除了模式切换造成的电流畸变,从而实现单位功率因数。设计了1台开关频率为50 k Hz、输出为100 V/1 A的实验样机,在175~265 V输入电压范围内,输入电流保持较低的总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)。电路实现2个开关管共地,驱动电路设计简单;且不同电路模式采用相同的电流控制律,简化了控制,有利于实际的工程应用。     

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。     

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。     

开关电源整流电路功率因数校正的研究

详细分析了整流电路输入电流与输入电压之间存在相位差和功率因数低的原因。通过在整流输出端与电容之间增加一个Buck电路,分析了Buck型PFC拓扑电路的工作原理及电感电流的工作模式,通过控制该电路的开关管占空比大小的方法,使整流输出端呈阻性负载,迫使输入电流去跟随输入电压的相位。理论分析Buck电路的工作原理,仿真和试验验证了通过改变开关管的占空比能有效地实现功率因数校正。     

基于DSP的Boost PFC软开关变换器研究

详细分析了一种新颖的Boost软开关变换器,在传统的Boost变换器基础上加上缓冲元件电感和电容,从而实现开关管的零电流开通和零电压关断。提出了基于DSP的新型控制算法,该算法仅需在一个开关周期内采样负载电流和输入电压来计算占空比,实现功率因数校正(PFC)的目的,控制简单,实时性好。实验结果表明,该新型的变换器工作在软开关模式下,并且实现输入侧的单位功率因数。     

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。     

临界连续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器

提出了一种临界连续模式(CRM)单电感双输出(SIDO)Buck功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了2个输出支路的独立控制。在输入电压接近各输出支路电压情况下,控制器限制了开关管的最小关断时间,解决了工作于CRM时电感在输入电流过零点附近难以分时复用控制的问题,并抑制了电感在输入电流过零点附近的复用频率。相对于传统两级结构的多路输出PFC变换器,CRM SIDO Buck PFC变换器减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了所提变换器高效率、高功率因数以及2个输出支路的高输出精度控制特性。     

高功率因数软开关降压无桥PFC变换器设计

为了提升传统Buck型功率因数校正(PFC)变换器的功率因数(PF)和效率,提出了一种新型软开关无桥单相PFC变换器.所提PFC变换器工作在不连续导通模式,从电源中提取正弦输入电流,并采用辅助开关消除了输入电流死角,从而有效提高了PF.同时,PFC变换器中所有开关和二极管均实现了软开关,降低了开关损耗,且规避了二极管反...     

基于隔离升降压变换器的单级软开关功率因数校正变换器

提出一种基于隔离升降压变换器的单级隔离软开关功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制方法。通过采用优化的双重移相控制策略,变换器在半个工频周期可以分别工作于升压模式和降压模式,从而同时实现输入功率因数校正和输出电压调节,且变换器中所有开关管和二极管可在宽范围内实现软开关、开关损耗低。文中详细分析了变换器的工作原理、工作特性以及参数优化设计考虑,实验验证了所研究的单级隔离软开关PFC变换器及其控制方法的正确性和有效性。     

基于图腾柱无桥PFC的软开关控制变换研究

随着数据中心所需能量的日益增长,对于变换器高性能指标的追求十分迫切。文中设计了基于图腾柱结构实现高效高功率密度的软开关功率因数校正(PFC)电路,采用无桥PFC拓扑结合第三代宽禁带氮化镓器件,通过全数字控制方法实现电路在电流临界和准方波2种状态下切换工作,保证变换器在具备PFC功能的同时实现开关管零电压开关(ZVS)。首先介绍了图腾柱无桥PFC基本电路结构,通过分析电路暂态过程得出实现软开关特性的条件;然后根据全数字双闭环控制方法实现系统PFC功能,结合数学仿真模拟不同状态下图腾柱PFC输出特性;最终搭建了1台输入有效值220 V,输出48 V/400 W的AC/DC变换器。结果表明,系统在实现PFC功能的同时,可在全输入电压范围内保持ZVS特性,验证了电路设计及控制策略的可行性。     

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。     

单相无桥Cuk功率因数校正器分析与设计*

根据电感和电容的对偶原理,研究了工作于不连续电容电压模式(discontinuous capacitor voltage mode,DCVM)的单相无桥CukPFC变换器。首先介绍了变换器的稳态分析和DCVM模式实现条件,其次给出了相应参数设计的理论依据,最后采用PSIM仿真软件验证了电路特性。仿真结果显示工作于DCVM模式的CukPFC变换器具有低开关电流应力,低输入电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)以及开关管的零电压关断和输出二极管零电压导通的特性。     

一种新型零电流零电压开关功率因数校正全桥变换器

介绍一种单级式零电流和零电压开关功率因数校正全桥变换器，利用变压器的漏感和输出电容的储能，在很宽的负载范围内实现了超前管的零电流开关；而通过移相控制方式，利用开关管的结电容则实现了滞后管的零电压开关。由于软开关的实现不需要任何其它的辅助元件，所以与通常的零电流开关PWM Boost全桥变换器相比，该变换器结构简单，容易实现。通过对电路的运行机理和工作模态的分析，可以看出该变换器能同时实现功率因数校正、AC／DC转换、输出电压调节和电气隔离，实验结果证明了该变换器的优越性。     

三相单级全桥PFC变换器输入电流死区分析与补偿

研究一种三相单级全桥结构功率因数校正(PFC)变换器,该变换器工作于电感电流断续模式(DCM),可同时实现PFC、输入/输出侧电气隔离以及输出电压调节.通过对该变换器理想和非理想条件下等效电路的分析,发现由于主电路中各开关管和二极管存在导通压降,当输入电压低于主电路压降时,导通相电流将出现死区,该死区随着输入电压幅值的降低而增大.结合电路的工作原理,提出了一种抑制电流死区的补偿电路.补偿电路由6个小功率开关管和电阻构成,通过相应的控制策略,当输入电压最小的一相电压低于主电路压降时.该相电流通过补偿电路构成回路,消除电流死区.仿真与实验结果证明了理论分析的正确性.     

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。     

高效率的BOOST型功率因数校正预调节器

有源功率因数校正(PFC)通常采用Boost变换器，在低压90V输入时，其输出电压调节在380V，此时变换器效率最低。该文提出一种变输出电压的控制方式，其输出电压随着输入电压的变化而变化。这种方法可以缩短开关管的导通时间，减小流经开关管的电流有效值，从而降低其导通损耗，提高变换器的效率。分析了Boost PFC变换器的损耗分布和控制方法。最后在一台1200W的原理样机上进行实验验证，还对比快恢复二极管和SiC二极管的关断特性，给出实验结果。     

高效率的Boost型功率因数校正预调节器

有源功率因数校正(PFC)通常采用Boost变换器，在低压90V输入时，其输出电压调节在380V，此时变换器效率最低。本文提出一种变输出电压的控制方式，其输出电压随着输入电压的变化而变化。这种方法可以缩短开关管的导通时间，减小流经开关管的电流有效值，从而降低其导通损耗，提高变换器的效率。分析了Boost PFC变换器的损耗分布和控制方法。最后在一台1200W的原理样机上进行实验验证，还对比快恢复二极管和SiC二极管的关断特性，给出实验结果。     

储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响

相比于断续导电模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器,输入电感L1和储能电感L_2均工作于DCM的二次型Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,但其功率因数(PF)较低。首先分析了电感L1工作于DCM的二次型Boost PFC变换器PF值表达式,指出可通过适当增大变换器中间电容电压VC1以提高PF值。其次,研究了电感L_2取值对中间电容电压及其电压纹波的影响。研究结果表明,当L_2工作于DCM时,可以通过设置较大的电感L_2/L1比值,以实现变换器更高的功率因数和更低的输出电压纹波。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。