基于L6562A的APFC的建模與控制器設(shè)計

摘要：介紹了臨界電流控制模式(TCM)下的有源功率因數(shù)校正(APFC)的工作原理，電路采用L6562A控制的Boost變換器拓?fù)?，給出了APFC電路主要參數(shù)的計算方法及補償網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)設(shè)計過程。通過對APFC電路進行小信號建模，推導(dǎo)其控制傳遞函數(shù)及幅頻特性、相頻特性，并以此為依據(jù)，采用波特圖法，利用MATHCAD設(shè)計出良好的反饋補償網(wǎng)絡(luò)，使得補償后的系統(tǒng)穩(wěn)定。根據(jù)理論分析所得參數(shù)，用SABER對補償電路加入前、后系統(tǒng)進行仿真試驗，仿真結(jié)果與理論計算結(jié)果吻合。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一臺采用該芯片的輸出功率為60 W的APFC樣機。仿真及實驗結(jié)果表明設(shè)計的閉環(huán)系統(tǒng)能夠較好地提高輸出電壓或電流的精度和動態(tài)特性，使變換器具有良好的穩(wěn)定性，高功率因數(shù)以及低THD。
關(guān)鍵詞：有源功率因數(shù)校正；變換器；反饋控制

1 引言
很多研究將焦點放在APFC變換器的拓?fù)浞治龊涂刂品椒ㄉ?，控制方法主要有峰值電流控制模式和平均值電流控制模式。此處采用了Boo st拓?fù)涞姆逯惦娏骺刂颇Ｊ?，其暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)較快，具有限流保護功能，能提高可靠性等優(yōu)點。在實際應(yīng)用中，對于反饋補償控制器，有必要針對具體的實際電路建立一個精確的控制模型。
此處選用了峰值電流控制模式的PFC控制芯片L6562A，分析了它在APFC具體電路中的應(yīng)用，再根據(jù)輸出電壓和電感峰值電流的關(guān)系推導(dǎo)出Boost功率級的傳遞函數(shù)，避開了占空比函數(shù)的推導(dǎo)，簡化了電路模型，并據(jù)此對控制器進行設(shè)計，利用SABER進行仿真驗證。同時設(shè)計了一臺功率為60 W的實驗樣機進行驗證。

2 臨界模式下的Boost APFC電路原理
在TCM下的Boost APFC，其控制電路如圖1所示。輸出電壓uo經(jīng)電阻分壓采樣后與參考電壓比較放大輸出至乘法器一端。乘法器另一端為分壓電阻采樣得到的整流電壓信號。乘法器輸出將作為電感電流峰值ILpk的基準(zhǔn)。各開關(guān)周期內(nèi)，電感電流iL上升到峰值參考值時，關(guān)斷MOSFET管VQ；通過電感電流過零檢測器(ZCD)檢測到iL下降至零時，開通VQ。