CRM模式BOOST拓扑结构实现PFC的学习笔记

PFC控制器的作用就使AC电流校正为同AC电压同相位的正弦波并提供足够的能量给负载.需要提供多少能量给负载的信息通过采样大电解上的电压变化并通过误差放大器反馈给控制器就可以实现,在这个控制的实现方式上并无难点.而使输入电流正弦化并同AC电压同相位从而实现高功率因数就成了PFC控制器最重要的任务.

在工作中比较多接触临界模式的控制方式和BOOST拓扑结构的PFC电路,现在就将最近查看资料后做的学习笔记整理出来,请大侠们多多指教.

先上传两个图便于表达.

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luoshen

LV.6

2011-06-08 14:30

luoshen

LV.6

2011-06-08 14:39

@luoshen

[图片]

通过捕获AC Line上的电压信息来实现电流的正弦化,如下图的控制方式.

luoshen

LV.6

2011-06-08 15:20

@luoshen

[图片] 通过捕获ACLine上的电压信息来实现电流的正弦化,如下图的控制方式.

从图中可以看出该控制方式属于电流控制模式,控制器共搜集了三种信息:

(1) 误差放大器提供的反馈信息,该信息代表着需要提供的能量的大小,该信息作为乘法器一个输入.

(2) 从AC LINE采集的AC 电压信息,该信息用于调制AC电流的正弦波包络,该信息作为乘法器另一个输入

(3) 从SENSE 电阻采集到的电感峰值电流的信息,该信息同乘法器的输出一起组成了PWM控制.

luoshen

LV.6

2011-06-08 15:21

@luoshen

从图中可以看出该控制方式属于电流控制模式,控制器共搜集了三种信息:(1) 误差放大器提供的反馈信息,该信息代表着需要提供的能量的大小,该信息作为乘法器一个输入.(2) 从ACLINE采集的AC电压信息,该信息用于调制AC电流的正弦波包络,该信息作为乘法器另一个输入(3) 从SENSE电阻采集到的电感峰值电流的信息,该信息同乘法器的输出一起组成了PWM控制.

理解该控制方式的关键在于理解乘法器的输出的信息意义:提供一个包含负载能量信息的同AC电压同相位的正弦波包络.正弦波的幅度代表着能量,波形就包含了相位信息和正弦波形.

luoshen

LV.6

2011-06-08 15:27

@luoshen

[图片] 理解该控制方式的关键在于理解乘法器的输出的信息意义:提供一个包含负载能量信息的同AC电压同相位的正弦波包络.正弦波的幅度代表着能量,波形就包含了相位信息和正弦波形.

这种控制方式需要控制器集成一个乘法器,并需要采样AC LINE的信息,是否可以不需要这个乘法器呢?况且采集AC LINE的分压电阻需要损耗能量.

剩下等晚上下班后继续….

zcyyytc

LV.2

2011-06-08 22:16

@luoshen

这种控制方式需要控制器集成一个乘法器,并需要采样ACLINE的信息,是否可以不需要这个乘法器呢?况且采集ACLINE的分压电阻需要损耗能量. 剩下等晚上下班后继续….

大师你好，我最近在调CRM模式的交错并联PFC，采用的是UCC28060,现在遇到一个超级奇怪的问题：

我第一版,PFC电路比较的正常，满载1.2kw,效果不过，第二版修改了下，理当更好，但是出现了，单路工作正常，双路一起工作就不正常，PF值狂跌啊，调压器巨响，测试驱动发现两路驱动没有180度错相，两路驱动完全重合了，狂郁闷啊。

问题排除:主办走线没有问题，原理图第一版一样，只是驱动加了图腾柱，

请大师帮忙分析下啊，不甚感激。

luoshen

LV.6

2011-06-08 22:24

@zcyyytc

大师你好，我最近在调CRM模式的交错并联PFC，采用的是UCC28060,现在遇到一个超级奇怪的问题：我第一版,PFC电路比较的正常，满载1.2kw,效果不过，第二版修改了下，理当更好，但是出现了，单路工作正常，双路一起工作就不正常，PF值狂跌啊，调压器巨响，测试驱动发现两路驱动没有180度错相，两路驱动完全重合了，狂郁闷啊。问题排除:主办走线没有问题，原理图第一版一样，只是驱动加了图腾柱，请大师帮忙分析下啊，不甚感激。

呵呵，我只是小菜鸟，我目前也只接触过CRM的BOOST拓扑，手上摸的电源都是在200W以下，你那个我肯定搞不定，你最好专门开一帖子让别人帮你解决。

高等数学

LV.10

2011-06-08 23:08

支持原创，楼主继续。

javike

2011-06-08 23:45

@高等数学

支持原创，楼主继续。

嗯，大力支持！

已设置原创、关注、置顶，期待楼主继续……

xing47281689

LV.2

2011-06-09 03:48

@javike

嗯，大力支持！已设置原创、关注、置顶，期待楼主继续……

好久过来看下了，PFC的内容不错，学习了，希望能讲的具体一点，给个图。说下主要元器件对电路的影响。

luoshen

LV.6

2011-06-09 08:40

@luoshen

为了得到同AC电压同相位的正弦化的AC电流,是否一定需要捕捉AC电压信息呢?其实可以不需要.这个信息控制器可以不必只要,控制器只需在一个AC周期内保持固定的导通时间就可以完成工作了.

通过第二贴的BOOST结构图中可以得到:

电感的峰值电流 Icoil_peak=Vin*Ton/L,只要保证Ton时间固定,那么Icoil_peak就会追随Vin保持线性关系,只要让开关频率远大于市电频率,Icoil_peak就可以自动勾画出跟Vin同相位的正弦包络.

smps

LV.6

2011-06-09 10:58

@zcyyytc

我觉得1KW以上，还是用CCM PFC的IC（比如ob6572/3)，电路设计简单，芯片工作可靠，抗干扰强，特别是高压轻载，效率也可能略高点，THD表现好。很容易做到1.2KW。

luoshen

LV.6

2011-06-09 11:10

@luoshen

为了得到同AC电压同相位的正弦化的AC电流,是否一定需要捕捉AC电压信息呢?其实可以不需要.这个信息控制器可以不必只要,控制器只需在一个AC周期内保持固定的导通时间就可以完成工作了. 通过第二贴的BOOST结构图中可以得到: 电感的峰值电流Icoil_peak=Vin*Ton/L,只要保证Ton时间固定,那么Icoil_peak就会追随Vin保持线性关系,只要让开关频率远大于市电频率,Icoil_peak就可以自动勾画出跟Vin同相位的正弦包络.

现以1606内部结构来说明这种控制Ton恒定的实现方式.

LV.1

2011-06-09 11:22

@luoshen

[图片] 现以1606内部结构来说明这种控制Ton恒定的实现方式.

不错。。。。。

支持原创。。。。

javike

2011-06-09 11:23

@smps

我觉得1KW以上，还是用CCMPFC的IC（比如ob6572/3)，电路设计简单，芯片工作可靠，抗干扰强，特别是高压轻载，效率也可能略高点，THD表现好。很容易做到1.2KW。

1KW肯定用CCM PFC比较好呀。但小功率呢？

luoshen

LV.6

2011-06-09 12:38

@luoshen

[图片] 现以1606内部结构来说明这种控制Ton恒定的实现方式.

该控制方式属于电压模式,由内部结构图可以看到Ct的电压和误差放大器的输出(即Vcontrol)共同完成PWM控制.通过恒流源对Ct充电,当V_Ct充电至误差放大器的输出电压时就关闭开关管.要实现AC周期内导通时间恒定,需保持误差放大器的输出电压在AC周期内是不变的.这里的关键就是控制误差放大器的带宽, 误差放大器的带宽必须设置足够低使误差放大器的输出反应足够慢以保证这个误差放大器的输出在AC周期内保持不变.具体带宽的设置可以参考NCP1606B的datasheet.

luoshen

LV.6

2011-06-09 12:41

@luoshen

[图片] 该控制方式属于电压模式,由内部结构图可以看到Ct的电压和误差放大器的输出(即Vcontrol)共同完成PWM控制.通过恒流源对Ct充电,当VCt充电至误差放大器的输出电压时就关闭开关管.要实现AC周期内导通时间恒定,需保持误差放大器的输出电压在AC周期内是不变的.这里的关键就是控制误差放大器的带宽,误差放大器的带宽必须设置足够低使误差放大器的输出反应足够慢以保证这个误差放大器的输出在AC周期内保持不变.具体带宽的设置可以参考NCP1606B的datasheet.

1606B应用笔记

luoshen

LV.6

2011-06-09 12:41

@luoshen

[图片]1606B应用笔记

NCP1606-Datasheet

luoshen

LV.6

2011-06-09 12:42

@luoshen

[图片]NCP1606-Datasheet

以上内容解释了CRM模式下两种导通时间的控制方式,接下来将描述关闭时间的控制方式.

hk2007

LV.8

2011-06-09 13:31

@luoshen

以上内容解释了CRM模式下两种导通时间的控制方式,接下来将描述关闭时间的控制方式.

支持楼主，请继续讲解……

zcyyytc

LV.2

2011-06-09 14:31

@smps

我觉得1KW以上，还是用CCMPFC的IC（比如ob6572/3)，电路设计简单，芯片工作可靠，抗干扰强，特别是高压轻载，效率也可能略高点，THD表现好。很容易做到1.2KW。

你说的很对，一般CRM模式推荐做800W以内，但是交错并联的CRM模式，做1.2KW有点不是很合适，但是当时就想用这个芯片体验一把CRM模式，现在问题还没解决啊，UCC28070的CCM模式大功率PFC很不错的。

luoshen

LV.6

2011-06-09 14:41

@hk2007

支持楼主，请继续讲解……

兄弟们,你们说说看后感受,表达地会不会很奇怪?

luoshen

LV.6

2011-06-10 11:28

@luoshen

以上内容解释了CRM模式下两种导通时间的控制方式,接下来将描述关闭时间的控制方式.

CRM关闭时间的控制方式总的思路就是检测电感的电流,通过零电流检测方式来触发开关管的再次导通,从而实现临界模式控制.大都采用以下电路结构实现:

luoshen

LV.6

2011-06-10 11:33

@luoshen

[图片] CRM关闭时间的控制方式总的思路就是检测电感的电流,通过零电流检测方式来触发开关管的再次导通,从而实现临界模式控制.大都采用以下电路结构实现:

L6562的固定关断时间(FOT)PFC新应用设计文档 ST在介绍L6562应用时有一种固定关闭时间的控制方式,先上传该应用文档.

luoshen

LV.6

2011-06-10 11:38

@luoshen

[图片]L6562的固定关断时间(FOT)PFC新应用设计文档 ST在介绍L6562应用时有一种固定关闭时间的控制方式,先上传该应用文档.

该方案在导通时间控制方面采用峰值电流控制方式,关闭时间采用固定时间方式,使电感大部分时间工作在CCM模式下,脱离了CRM的讨论范围,但因为他特别的关闭时间控制方式我觉得可以学习下.

湖之一二

LV.8

2011-06-11 15:43

@xing47281689

好久过来看下了，PFC的内容不错，学习了，希望能讲的具体一点，给个图。说下主要元器件对电路的影响。

学习了，期待后文......

yaucheungfa02

LV.4

2011-06-12 14:43

@湖之一二

学习了，期待后文......

我都学习了,謝謝樓主

kob1981520

LV.5

2011-06-17 12:36

@yaucheungfa02

我都学习了,謝謝樓主[图片]

zdwabcdefg

LV.2

2011-06-28 19:22

@kob1981520

[图片]

非常不错了原创

waveway

LV.4

2013-12-22 10:13

@zcyyytc

大哥，你的这个问题早就搞定了吧。另外，你有木有用过UCC28061这款芯片，我用这做的PFC，已经可以带载400W了，但是系统自己启动有个问题，给芯片供电15V左右，交流输入用调压器慢慢加到80V，当芯片刚要启动输出驱动脉冲的一瞬间，mos管烧掉了，保险也烧掉了，mos管是30A、600V的，但是我辅助启动后，再加交流慢慢加电压加到80V、100V、220V都木有问题，带载也没问题。（注：辅助启动，给芯片的Vsense、HVsense、Vinac三个脚都外接加上几伏的电压生成驱动脉冲，待交流输入和主电路输出达到一定电压值再去掉辅助启动，闭环调节，输出电压很稳，386V左右）

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