[發明專利]分段定占空比控制的DCM降壓-升降壓PFC變換器

有效

• 申請號: 201910347170.X
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN111865117B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 姚凱;鄔程健;管嬋波;李凌格;陳杰楠;馬春偉;張震
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/158;H02M1/42
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種分段定占空比控制的DCM降壓?升降壓PFC變換器。該變換器包括主功率電路和控制電路，其中控制電路包括輸出電壓差分采樣電路、輸出電壓反饋電路、峰值采樣電路、第一減法電路、第二減法電路、除法器、輸入電壓比較電路、選通電路、乘法器、鋸齒波比較及驅動信號生成電路和驅動信號切換處理及驅動電路；使用輸入電壓前饋電路、輸入電壓比較電路和選通切換電路，按照變換器在Buck工作階段和在Buck/Boost工作階段不同的占空比，實行分段定占空比的控制方式對變換器進行控制。本發明提高了PFC變換器的功率因數，降低了成本，并具有輸入電流峰值小、開關管導通損耗小的優點。

技術領域

本發明涉及電能變換裝置的交流-直流變換器技術領域，特別是一種分段定占空比控制的高功率因數DCM降壓升降壓PFC變換器。

背景技術

傳統Buck PFC變換器由于輸入電流死區的問題，使得變換器的PF值較低，不能滿足設計技術要求。為了解決傳統Buck PFC變換器的輸入電流死區問題，出現了 Buck-Buck/Boost PFC變換器，在輸入電壓大于輸出電壓時，Buck變換器工作，在輸入電壓小于輸出電壓時，Buck/Boost變換器工作，但是傳統的DCM Buck-Buck/Boost PFC 變換器在兩個工作階段中，兩個開關管的占空比是相同的，使PF值在整個90V～264V AC輸入電壓范圍內仍然較低，不能滿足設計技術要求。

傳統的DCM Buck-Buck/Boost PFC變換器每個開關周期的占空比相同，開關周期也是恒定的，雖然控制簡單、電感小、二極管沒有反向恢復問題，但是存在電感電流峰值大、EMI差模特性差、開關管導通損耗大、效率得不到優化、PF值在低電壓階段較低等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輸入電流峰值小、開關管導通損耗小、成本低的分段定占空比控制的DCM Buck-Buck/Boost PFC變換器，從而在整個90V～264V AC輸入電壓范圍內將PF值提高至接近于1。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種分段定占空比控制的DCM降壓-升降壓PFC變換器，包括主功率電路和控制電路，其中控制電路包括輸出電壓差分采樣電路、輸出電壓反饋電路、峰值采樣電路、第一減法電路、第二減法電路、除法器、輸入電壓比較電路、選通電路、乘法器、鋸齒波比較及驅動信號生成電路和驅動信號切換處理及驅動電路；使用輸入電壓前饋電路、輸入電壓比較電路和選通切換電路，按照變換器在 Buck工作階段和在Buck/Boost工作階段不同的占空比，實行分段定占空比的控制方式對變換器進行控制。

進一步地，主功率電路包括輸入電壓源v_in、EMI濾波器、二極管整流電路RB、LC 濾波器、主電路電感L、第一開關管Q_b、第二開關管Q_b/b、續流二極管D_fw、第一二極管D_sk、輸出電容C_o和負載R_L；所述輸入電壓源v_in與EMI濾波器的輸入端口連接，EMI 濾波器的輸出端口與整流橋RB的輸入端口連接，整流橋RB的輸出負極與LC濾波器的輸入負端口相連，整流橋RB的輸出正端口與LC濾波器的輸入正端口相連，LC濾波器的輸出正端口與主電路電感L的一端和續流二極管D_fw的負極相連，LC濾波器的輸出負端口與第一開關管Q_b和第二開關管Q_b/b的一端連接，LC濾波器的負端口為參考電位零點；主電路電感L的另一端與第二開關管Q_b/b的另一端連接，并且與輸出電容C_o的正極和負載R_L相連；輸出電容C_o的負極與第一二極管D_sk的正極和續流二極管D_fw的正極相連，第一二極管D_sk的負極與第一開關管Q_b的另一端相連。