兩種高功率因數開關電源設計方案的比較

單相全橋電壓型PWM 整流器選擇響應速度較快的三角波電流比較法作為控制策略。因反饋到電壓外環的輸出電壓含有紋波電壓，而紋波電壓的存在將導致電流內環的給定電流發生畸變，因此本文采用補償輸出直流電壓中紋波電壓的方法[4]來減少流入電壓控制環的紋波電壓，從而改善給定電流的波形。按照以上原理設計的單相全橋電壓型PWM整流器的控制系統結構如圖4所示。

圖4 單相全橋電壓型PWM 整流器的控制系統結構

由圖4可知，PWM 整流控制系統中需要檢測的信號有輸入交流電壓us、輸出直流電壓ud以及輸入交流電流is.us是閉環控制中相位檢測的輸入信號;通過比較ud與給定參考電壓u*d以及直流側紋波電壓補償u~d來決定電壓外環PI調節器的輸出im,并將其與輸入電壓同步信號sinωt的乘積作為指定電流i*s ;is與i*s的差值決定電流內環PI調節器的輸出;最后比較電流內環PI調節器的輸出與三角載波，產生PWM 信號來控制開關管的關斷。這樣，電流PI調節器的輸出決定PWM 信號的占空比，使實際輸入電流逼近指定電流值。

3 有源功率因數校正技術

本節采用如圖2所示的方案，基于Boost-APFC的功率因數校正電路如圖5所示。該電路由主電路和控制電路組成。主電路包括橋式整流器、升壓電感、功率開關管、續流二極管以及濾波電容等，控制電路包括電壓誤差放大器VA、電流誤差放大器CA、基準電壓源、乘法器、PWM 比較器以及柵極驅動器。

圖5 基于Boost-APFC的功率因數校正電路

工作原理：APFC主電路的輸出電壓經電阻分壓后與基準電壓相比較，誤差值輸入到VA;VA 輸出信號X與輸入電壓檢測信號Y一起輸入乘法器，經過平均化處理、放大、比較后，再經過PWM 比較器加到柵極驅動器，產生對開關管VT的控制信號，從而使電感Ls上的電流(即輸入電流)平均值始終跟蹤模擬乘法器輸出的半正弦信號，即跟蹤了輸入電壓波形，并實現了輸入電流正弦化，使功率因數接近1,達到校正功率因數的目的。