通过占空比前馈控制改善功率因数与THD (占空比前馈pfc空载)

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}通常认为，平均电流模式控制的性能可充分满足大部分/HzAC线路输入的商用电源应用需求。但是，传统平均电流模式控制会使电感器电流领先于输入电压，导致不统一的基本位移功率因数与过零失真。在PFC工作在高频率AC环境下时，这种情况会变得更糟糕，例如工作在Hz下的机载*。这些*所需的高质量输入电流很难通过传统控制方法实现。一种名为占空比前馈(DFF)控制的最新控制方法可有效降低高线路频率下的输入电流失真1/2/3。几十年来，平均电流模式控制一直用于功率因数校正(PFC)，而且在商业市场也有各种采用这种控制算法的PFC控制芯片。图1是这种平均电流模式控制的形象介绍。

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图1.PFC的平均电流模式控制通常认为，平均电流模式控制的性能可充分满足大部分/HzAC线路输入的商用电源应用需求。但是，传统平均电流模式控制会使电感器电流领先于输入电压，导致不统一的基本位移功率因数与过零失真。在PFC工作在高频率AC环境下时，这种情况会变得更糟糕，例如工作在Hz下的机载*。这些*所需的高质量输入电流很难通过传统控制方法实现。一种名为占空比前馈(DFF)控制的最新控制方法可有效降低高线路频率下的输入电流失真1/2/3。DFF控制的基本构想是预先计算占空比，以减轻反馈*的任务。对于工作在连续传导模式下的升压拓扑来说，占空比dFF的计算公式为：

公式1该占空比模式在开关两端产成一个电压，其在整个开关周期内的平均值等于整流输入电压。常规电流环路补偿器会围绕这个计算出的占空比模式改变占空比。由于升压电感器在线路频率下的阻抗非常低，因此很小的占空比变化就会在整个电感器上产生足够的电压，以生成所需的正弦电流波形。

图2.PFC的占空比前馈控制图2是获得的控制方案。公式1可计算前馈占空比dFF。然后它可添加至传统平均电流模式控制输出dI。最终的占空比d可用来生成控制PFC的脉宽调制(PWM)波形。使用DFF控制时，需要很多数学计算。CPU的速度可决定控制环路的速度，进而影响环路带宽。更快的CPU就意味着可实现更高的带宽。然而，这也意味着更高的成本与功耗。当我使用德州仪器(TI)数字*UCD实施这一控制算法时，我利用UCD的硬件数字补偿器以相对较低的CPU速度实现了高带宽。UCD中的数字补偿器是一个增加了一个α的传统PID结构，可提供双极双零补偿（图3）。P、I和D是三个*分支，合并输出后可生成最终的控制信号。数字补偿器运行速率高达2MHz。由于PFC电流环路是一阶*，因此通常情况下PI*已足够进行补偿。这可腾出D分支，用来提高DFF控制速度。仔细观察图2。尽管IREF和dFF由速度有限的CPU计算，但数字补偿器和PWM生成器是UCD的硬件，因此它们的运行速度更快。这就意味着dI能以高速进行计算。因而其实dFF+dI=d，其可降低控制环路速度。如果dFF+dI=d也能通过硬件完成，那么不仅整个环路速度会比以前快，而且带宽也会提高。

图3.UCD的PID结构D分支有两个高级特性：1.输出可设置为预定义值2.它可能会中止（冻结），使其输出维持当前值我们可利用这两个特性增强DFF控制。例如，电流控制环路必须是KHz，但由于CPU速度的*，dFF最多只能在KHz速率下进行计算。完成计算后，将D分支输出预设为dFF，然后中止。尽管dFF在kHz下计算，但是P、I和d=P+I+dFF都在更快的KHz速率下运行，因此PWM可在kHz下更新。有效的控制环路将在kHz下运行。该过程请参见图4。

图4.将DFF与UCDPID结构结合有了更快的控制环路速度，就可提高带宽，从而改善THD和PF。UCD的独特结构可提供改进的DFF实施方案。推荐阅读：应用电路板的多轨电源设计—第2部分：布局技巧如何攻克高速放大器设计三大常见问题？Buck-Boost集成电路提供更快的充电速度，更长的电池寿命选择最佳的振动传感器来进行风轮机状态监控电力线通信模拟前端AFE的应用及设计概述要采购电感器么，点这里了解一下*!上一篇：应用电路板的多轨电源设计—第2部分：布局技巧下一篇：如何简化AC/DC适配器设计特别推荐MP：电表PMIC界新来的“五好学生”氮化镓器件在D类音频功放中的应用及优势如何通过使用外部电路扩展低边电流检测并提高DRV的检测精度SiCMOSFET的设计挑战——如何平衡性能与可靠性集成式光学*如何满足床旁检测仪器的未来需求技术文章更多>>“解剖”便携式医疗设备，看看里面都有啥？如何满足各种环境下汽车USB充电端口要求？电感饱和与开关电源之间的密切关系，这篇文章讲透了！（下）使用UWB技术的卓越汽车中科融合刘欣：从MEMS微振镜芯片入手，全栈式解决3D机器视觉挑战

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