[發明專利]用于五電平功率因數校正器的窗口PWM控制電路

有效

• 申請號: 201710796409.2
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107623434B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 宮力;蔣云昊;丁穩房;席自強
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M3/07;H02M1/088
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 王和平;張繼巍

本發明用于五電平功率因數校正器的窗口PWM控制電路，包括CPLD芯片核心邏輯部分、電源電壓比較單元、電容電壓比較單元及電感電流滯環比較單元，CPLD芯片核心邏輯部分包括工作區域判斷單元和MOSFET柵極驅動信號產生單元；工作區域判斷單元包含三路輸入數字信號和兩路輸出數字信號，MOSFET柵極驅動信號產生單元包含七路輸入數字信號和三路輸出數字信號。本控制電路及相關控制算法能在實現高功率因數的同時，降低開關損耗；通過選擇MOSFET的開關狀態，可實現三個輸出電容電壓的實時、快速控制；采用可編程CPLD芯片，能在不改變硬件電路的條件下，靈活改變PWM窗口寬度，使用方便。

技術領域

本發明屬于用于高輸出電壓、大輸出功率開關電源的功率因數校正器技術領域，具體涉及一種用于五電平功率因數校正器的窗口PWM控制電路。

背景技術

開關電源的輸入級通常采用二極管構成的不可控電容性整流電路，這種電路的致命缺點是其輸入電流中含有大量低次諧波成分、功率因數很低、對電網造成嚴重污染。功率因數校正技術(PFC)是解決這一問題的有效辦法。采用全控電力電子開關器件構成的有源PFC，可以非常有效地降低諧波含量、提高功率因數，滿足現行最嚴格的諧波標準，而且由于采用高頻開關控制，其中無源濾波元件，如電感器、電容器體積可以大大減小，對提高變換器的功率密度十分有利。目前，有源PFC技術應用已越來越廣泛。

由二極管整流電路加上升壓型斬波電路(Boost電路)構成的兩電平Boost型有源PFC電路最為常見。但該電路存在一個主要問題：一個開關周期內，電感電流高頻開關紋波較大。由于電感的體積、損耗往往占變換器總體積和損耗的大部分，當開關電源輸出電壓高時，過大的高頻電流一方面會產生嚴重的電磁干擾(EMI)，另一方面會導致電感發熱嚴重，因此必須采用體積較大的電感、EMI濾波器和散熱器，大大增加了變換器的體積，增加了損耗，降低了電路效率。所以，該電路不適合應用于高輸出電壓、大輸出功率開關電源場合。

中國發明專利CN201010615542.1提出了一種用于PFC電路的窗口PWM控制電路，可以使電路在損耗較小區域采用較高開關頻率，防止輸入電網電流的過零點畸變，保證較高功率因數；在主要損耗產生區域采用較低開關頻率以降低開關損耗，提高電路效率。但該電路僅用于普通兩電平Boost型PFC電路。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種用于五電平功率因數校正器的窗口PWM控制電路，能在現有電路基礎上進一步減小電感體積，具有更高的功率密度，更加適用于高輸出電壓、大輸出功率開關電源。

為實現上述目的，本發明所設計的用于五電平功率因數校正器的窗口PWM控制電路，包括CPLD芯片核心邏輯部分、電源電壓比較單元、電容電壓比較單元及電感電流滯環比較單元，所述CPLD芯片核心邏輯部分包括工作區域判斷單元和MOSFET柵極驅動信號產生單元；

所述工作區域判斷單元包含三路輸入數字信號和兩路輸出數字信號，所述MOSFET柵極驅動信號產生單元包含七路輸入數字信號和三路輸出數字信號。

進一步地，所述電源電壓比較單元包含兩路輸入模擬信號、一路輸出模擬信號和三路輸出數字信號。

進一步地，所述電容電壓比較單元包含三路輸入模擬信號和兩路輸出數字信號。

進一步地，所述電感電流滯環比較單元包含兩個不同環寬的滯環比較器，含有兩路輸入模擬信號和兩路輸出數字信號。