基于L6562A的APFC的建模與控制器設計

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

1 引言
很多研究將焦點放在APFC變換器的拓撲分析和控制方法上，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拓撲的峰值電流控制模式，其暫態閉環響應較快，具有限流保護功能，能提高可靠性等優點。在實際應用中，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具體電路中的應用，再根據輸出電壓和電感峰值電流的關系推導出Boost功率級的傳遞函數，避開了占空比函數的推導，簡化了電路模型，并據此對控制器進行設計，利用SABER進行仿真驗證。同時設計了一臺功率為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。各開關周期內，電感電流iL上升到峰值參考值時，關斷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。