一種具有恒功率控制的單級(jí)功率因數(shù)校正電路
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
工作模式1（t0－t1） t0時(shí)刻開關(guān)S導(dǎo)通，直流母線電壓VB加在勵(lì)磁電感Lm上，由于flyback變換器工作在CCM模式，則電流im線性上升可表示為
im=
(t－t0)＋im(t0) （1）
而電感Lb工作在DCM模式，電流iLb由零線性上升，其表達(dá)式為
iLb=
(t－t0) （2）
開關(guān)S上流過的電流可表示為
isw=iLb＋im （3）
由于二級(jí)管Df反向偏置，所以線圈Ns和Np上沒有電流流過。
工作模式2（t1－t2） 開關(guān)S在t1時(shí)刻關(guān)斷，二極管Df正向偏置，勵(lì)磁電感Lm上的電壓為nVo(其中n=Np/Ns)，則電流im線性下降可表示為
im=
－(t－t1)＋im(t1) （4）
開關(guān)S上的漏源電壓VDS為VB＋nVo，電感Lb上的電流iLb流過線圈Np和電容CB線性下降，其表達(dá)式為
iLb=
－(t－t1)＋iLb(t1) （5）
因此，原邊線圈Np和副邊線圈Ns上流過的電流可分別表示為
ip=iLb＋im （6）
is=nip=n(iLb＋im) （7）
由式（7）可以看出副邊電流由兩部分組成，負(fù)載不但從勵(lì)磁電感Lm上獲取能量而且直接從電感Lb上獲取能量，這就意味著一部分能量可以不經(jīng)過儲(chǔ)能電容CB而直接傳遞給負(fù)載，因此，大大提高了效率并且降低了直流母線電壓。
工作模式3（t2－t3） t2時(shí)刻電流iLb下降到零，二極管Db反向偏置，勵(lì)磁電流繼續(xù)以斜率nVo/Lm線性下降直到t3時(shí)刻開關(guān)S再次導(dǎo)通。此時(shí)原邊線圈Np和副邊線圈Ns上的電流可分別表示為：
ip=im （8）
is=nip=nim （9）
2 恒功率控制方法
圖4給出了恒功率控制的框圖，圖中KVV和KIIo分別為電壓采樣值和電流采樣值，通過電阻R3及R4的分壓得到第一個(gè)運(yùn)放的正向輸入端電壓為
＋
，信號(hào)放大后得到運(yùn)放的輸出端電壓為
，這一點(diǎn)的電壓和第二個(gè)運(yùn)放的反向輸入端電壓相等，根據(jù)運(yùn)放的虛短特性，得到第一個(gè)運(yùn)放的輸出電壓與第二個(gè)運(yùn)放的正向輸入端電壓相等，即
=Vref，由此可得到式（10）。
＋
=
（10）
圖4 單級(jí)功率因數(shù)校正控制框圖
假設(shè)a=R2/R1，b=R4/R3，則式（10）表示為
＋
=
（11）
從式(11)可以得到輸出功率Po的表達(dá)式為
Po=VoIo=－
Vo2＋
Vo （12）
從式（12）可以看出Po～Vo曲線是一條拋物線，在拋物線的頂點(diǎn)附近，輸出功率Po近似恒定。以輸出電壓80V，輸出功率80W為例，取KV=0.01，KI=0.1，Vref=5V，使拋物線的頂點(diǎn)位于Vo=80V，Po=80W處，則可以計(jì)算出a=27.13，b=8.00。于是式(12)可表示為
Po=－0.0125Vo2＋2Vo （13）
當(dāng)輸出電壓變化范圍為60V～100V（±25％）時(shí)，輸出功率變化為6.25％。
該電路同時(shí)具有限壓和限流的功能，通過變換式(11)可得
評(píng)論