前言:輕負載效率越發(fā)得到重視,如何提升輕負載?大概可以從降低開關頻率,ZVS/VS,等辦法來實現(xiàn)。那么使用何種控制方法來控制DCM/CRM/CCM三種不同的功率運行方式呢?如我們所知,CCM要平均電流模式,CRM/DCM要抓ZCD變頻控制。如果要把這三種工況統(tǒng)一起來,使用哪一個控制方法能實現(xiàn)呢?
經過長期思考我找到了Fixed off time的方法,它可以讓系統(tǒng)運行在CCM無需斜率補償,運行在DCM/CRM也可以,而且無需電流內環(huán),實現(xiàn)PFC控制僅需要一個電壓環(huán)和AC電壓采樣,也就是乘法器方法,它用來決定電感電流的IPK。那么根據根據不同的功率水平決定不同的off time即可。在一個正弦周期內,可以跨越DCM/CRM/CCM三種模式,下圖是參考文獻1中關于開關頻率的變換展示。
實例運行:
(220Vac// Pout = 1.6kW)
而且在輕負載情況下,可以直接運行在DCM/CRM模式,在配合降低開關頻率一起來達到優(yōu)化light load的效率。
(220Vac// Pout = 0.26kW)
從一個正弦包絡來看,也因為過零附件在低頻DCM,中間在CCM,也等效的降低了部分硬開關的開關損耗,所以對效率的優(yōu)化還是有一點點意義。但是對系統(tǒng)效率優(yōu)化更明顯是在低負載進入降頻DCM/CRM的運行模式。另外電流內環(huán)使用峰值比較的方式,也簡化了控制器的設計,無需用戶去考慮內環(huán)的補償器的設計問題。因此可見控制模型:
控制器設計采樣AC電壓和DC電壓,電壓環(huán)和AC電壓乘法器決定電感電流峰值,當電感電流等于電流設定后,復位積分器產生的ramp,進入off time階段,然后再設一個off timer比較點,用于翻轉PWM輸出。控制器設計及其簡單,可在全范圍內實現(xiàn)極高的PFC效果。
運行測試 (90Vac// Pout = 2kW):
放大(為了容易看到多模式工作,我故意設置了很低的開關頻率,并非控制器不支持高頻工作):
(220Vac// Pout = 2kW):
從這里來看,在高壓輸入時,開關頻率會上升引起開關損耗的問題,因此下一步工作我需要解決的是在高壓工作時限制開關上升的問題,可以通過動態(tài)的調整一下off time set來解決。但這種融合多模式工作的PFC控制方法必然會引起更多的人去研究和思考。
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參考文獻:
Fixed-off-time control of PFC pre-regulators”, 10th European conference on power electronics and applications, EPE2003, Toulouse, France, paper 382