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一種新穎的完全斷續箝位電流模式功率因數校正電路
摘要：提供了一種新穎的寬輸入范圍、完全DCM、箝位電流工作模式的Boost功率因數校正電路控制方法。該控制方法不存在Boost電路中二極管的反向恢復，從而提高了整個(gè)電路的效率，同時(shí)，該方案獲得了低的總諧波畸變（THD）和較高的功率因數（PF）。該方案適合于中低功率場(chǎng)合的應用。給出了具體的理論分析和一個(gè)100W的電路實(shí)驗數據。引言
在以往的有源功率因數校正電路拓撲中，一個(gè)帶乘法器的控制芯片不可避免。為了降低成本，一種電流箝位（ClampedCurrentBoost,CCB）的控制方法可以簡(jiǎn)化電路。在這種電路中，每半個(gè)周期中開(kāi)關(guān)電流峰值被箝位至一個(gè)參考值。輸入電流的波形跟隨輸入電壓，?樣就可以得到理想的THD。由于它不需要乘法器來(lái)提供一個(gè)電流參考值，而可以利用任何一種峰值電流控制的芯片（如UC3843）來(lái)完成這個(gè)功能，從而大大降低了成本，簡(jiǎn)化了電路。
但是，以往提出的箝位電流模式電路，在低輸入電壓時(shí)工作在斷續電流DCM，在高輸入電壓時(shí)工作在連續電流模式CCM。而CCM的工作方式存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是電路中的續流二極管的反向恢復，這降低了電路的效率；二是電路中的電感值比較大，這給提高電路的功率密度帶來(lái)了困難。
本文提出了一種在通用的整個(gè)輸入電壓范圍內工作在DCM的CCBPFC電路。該電路消除了二極管的反向恢復問(wèn)題，從而提高了電路的工作效率；同時(shí)，由于工作在電流斷續模式，電感量減小，這樣就可以減小電感的體積，提高功率密度。
本文給出了該電路拓撲的數學(xué)分析并且給出了一個(gè)100W的電路實(shí)驗結果。
1 理論分析
電路原理圖如圖1所示。在進(jìn)行分析之前，假設以下條件成立：
——所有的元器件都是理想的；
——變換器工作在穩態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率?大于交流母線(xiàn)的頻率，從而可以認為在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內，輸入電壓是恒定的；
——輸入電壓是理想的正弦波vac=
Vmsin(ωLt)，其中ωL為交流母線(xiàn)的頻率；
——參考電壓在一段時(shí)間內是一個(gè)恒定值Vref；
——輸出電壓是恒定的。
為了便于分析，使得計算的結果與具體的電路參數無(wú)關(guān)，我們采用標幺值，即令
Vb=Vo；
Ib=Vo/Rt(Rt=2L/Ts，Ts為開(kāi)關(guān)周期)；
則輸入的電壓峰值為：
Vm=Vm/Vb （1）
與傳統的CCBPFC電路不同，在整個(gè)母線(xiàn)電壓輸入周期內，該電路工作在電流斷續模式。在每半個(gè)周期內，有兩種電流斷續工作模式。如圖1所示，在開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始階段，Boost電路中的開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)通的狀態(tài)，電感中的電流iL從零開(kāi)始增加。在采樣電壓（RiiL）達到參考電壓（Vref）和斜率補償電壓（VR）的和,或者達到最大占空比時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，電感電流線(xiàn)性減�。ㄈ鐖D2）。這兩種工作模式分別定義為DCM2和DCM1。
對一個(gè)周期內電感電流求平均值，可以得到兩種DCM工作模式下的電流歸一化后的表達式分別為：
式中：Kr為電流模式斜率補償深度系數。
DCM1和DCM2的邊界條件為：
式中：斜率補償Mc=IR/(DmaxTs)，IR為斜率補償電流。
因此，可以得出DCM1和DCM2兩種工作模式的邊界點(diǎn)為：
ωLt=arcsin[(Iref/Dmax-IRM)/2Vm]
式中：為斜率補償電流峰值。
由前所述，可以得到每半個(gè)周期的平均電流歸一化暫態(tài)值：
由上面的分析可以得到每半個(gè)工頻周期，在不同輸入電壓下，輸入電流的的波形如圖3所示。
Boost電感值必須保證在整個(gè)周期內，電路工作在DCM模式。
在最小輸入電壓下的電流峰值為：
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