張軍明：臨界導(dǎo)通工作下峰值電流模式控制的Buck PFC的優(yōu)化設(shè)計(jì)

行業(yè)內(nèi)一直有一種趨勢(shì)，凡是做電源的人，都想把電源做得更小，效率做得更高，但這時(shí)散熱是受限制的。由于BUCK功率因數(shù)校正器在較低輸入電壓下具有高效率，已經(jīng)吸引了很多研究人員的興趣。來自浙江大學(xué)的張軍明副教授在驅(qū)動(dòng)、電源與控制技術(shù)分會(huì)上對(duì)臨界導(dǎo)通工作下峰值電流模式控制的Buck PFC的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

低的輸出電壓有利于下一級(jí)功率變換電路的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的臨界導(dǎo)通型BUCK功率因數(shù)校正器具有較低的功率因數(shù)和較大的諧波電流。輸出電壓是調(diào)制功率因數(shù)和諧波電流的唯一參數(shù)。臨界導(dǎo)通型BUCK功率因數(shù)校正器的最優(yōu)化的峰值電流控制模式提出了除了輸出電壓以外的控制參數(shù)用于調(diào)整功率因數(shù)和諧波電流。相比傳統(tǒng)的臨界導(dǎo)通型BUCK功率因數(shù)校正器，該方案能夠獲得更高的效率和功率因數(shù)。此外，由于更低的峰值電流大小，其電感的尺寸可以縮小。

目前，為了滿足諧波的標(biāo)準(zhǔn)，通常會(huì)采用兩極，前一極是PFC，后一極是DCDC。后一極的DCDC經(jīng)過這么多年的改善，效率不斷地在提高，可以達(dá)到96-98%，有的可能更高。前一極PFC則通常在94-98%之間，變化較大是因?yàn)橐m應(yīng)前面輸入電壓的范圍。

通常PFC的輸出電壓永遠(yuǎn)要比輸入電壓的最高值要高，缺點(diǎn)是因?yàn)檩敵鲭妷狠^高，會(huì)導(dǎo)致后面需要采用較貴的功率器件，在選擇上也有較大難度。為了克服這些缺陷，近年來對(duì)Buck PFC進(jìn)行了研制，它的輸出電壓總是比峰值要低，可以設(shè)到較低的值，然而電流狀況不佳，中間有一塊死區(qū)，沒有電流，PF值并不理想。但在電壓較低時(shí)，低端效率和電感不會(huì)變小，體積可以做得更小，效率可以達(dá)到更高。一般通用的輸入為90V～264V，低端的Buck通常會(huì)比Boost高1-2%的效率。

由于Buck和Boost是兩種不同的電路，小功率時(shí)通常會(huì)用到CRM來進(jìn)行控制。有兩種常用的控制方法，一是COT，如果Buck采用這種控制方法，則可以在不同電壓下看到不同的電流波形。電流在導(dǎo)通時(shí)的變化與輸入和輸出電壓相關(guān)，通常在輸入電壓設(shè)定之后，輸出電壓是唯一個(gè)可以改變的參數(shù)設(shè)置。第二，像6562一樣采用一個(gè)乘法器，如果在Buck里面采用這一方法進(jìn)行控制，會(huì)發(fā)現(xiàn)控制后的輸入電流是方的。對(duì)于Boost來說，兩種控制方法是等價(jià)的，得到的結(jié)果相同。而同樣的控制方法在Buck里面會(huì)得到完全不一樣的結(jié)果。

不同的基準(zhǔn)能夠達(dá)到不同的結(jié)果，可以通過改變基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。張教授強(qiáng)調(diào)他們所提出的方法在電路上非常簡(jiǎn)單，幾乎沒有什么成本。最終可以將所有的控制方法統(tǒng)一起來，也很容易得到參考電壓。在做Boost的時(shí)候可以簡(jiǎn)單地做一個(gè)分壓比來優(yōu)化電路的性能，在設(shè)計(jì)上非常容易實(shí)現(xiàn)。