TOPSwitch在PFC中的應(yīng)用

　　TOPSwitch各開(kāi)關(guān)周期的平均值IT(avg)可用公式（1）和（2）計(jì)算出來(lái)。公式中T為一個(gè)工作周期，IPK為TOPSwitch峰值電流，Uin是各個(gè)開(kāi)關(guān)周期整流后交流輸入電壓瞬時(shí)值，fS是開(kāi)關(guān)頻率，LP是自感系數(shù)。

IT=IPK(T/2)(1)

　　第N個(gè)開(kāi)關(guān)周期二極管上電流平均值ID（avg）用公式（3）求出，UO為直流輸出電壓，

　　這兩個(gè)平均電流之和為電感電流平均值IL（avg）。交流輸入瞬時(shí)電壓，要求一個(gè)平均電流值與其對(duì)應(yīng)。這個(gè)平均電流值將被作為100kHz開(kāi)關(guān)電流波形的平均值來(lái)校正，與其相應(yīng)的，可采用隨輸入電壓瞬時(shí)值調(diào)占空比D的方式，即預(yù)補(bǔ)償。工作周期T可用公式（5）進(jìn)行計(jì)算。

3預(yù)補(bǔ)償原理

　　對(duì)MOSFET用恒頻恒占空比控制方式的缺點(diǎn)，如圖7所示，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)IL平均值不隨整流后電壓瞬時(shí)值線性變化，即：輸入電壓瞬時(shí)值上升后，平均值上升更快。這樣經(jīng)過(guò)電源濾波后，產(chǎn)生如圖4所示的非正弦波形，為了使電流波形進(jìn)一步正弦化，可以采用預(yù)補(bǔ)償?shù)姆绞?，即采用恒頻非恒占空比的控制方式。

　　產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是：在TOPSwitch的整個(gè)工作過(guò)程中，提升電感上的電流是TOPSwitch上電流和提升二極管電流的代數(shù)和（見(jiàn)公式IL=IT＋I(xiàn)D），TOPSwitch上的電流隨著整流后的輸入電壓呈線性關(guān)系，平滑后是正弦電流?？墒翘嵘O管上的電流隨著輸入電壓的升高迅速上升，呈非線性關(guān)系，平滑后不是正弦電流。這樣疊加的結(jié)果使提升電感上的電流就不是正弦的。因?yàn)樘嵘O管上的電流不受控，所以要想改善提升電感上電流波形，就只能通過(guò)控制IC改善TOPSwitch的電流波形，使TOPSwitch上的波形不是一個(gè)正弦波，來(lái)補(bǔ)償提升二極管不是正弦波的缺陷。這個(gè)問(wèn)題是很多無(wú)乘法器的控制IC在boost電路中普遍存在的問(wèn)題，這些都可以通過(guò)預(yù)補(bǔ)償?shù)姆绞降靡愿纳啤８纳频年P(guān)鍵就是選擇合適的預(yù)補(bǔ)償電阻。

　　在輸入高電壓時(shí)減小IT的占空比，這樣使得IL的波形就不再是像圖4所示。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)碾娏鞑ㄐ稳鐖D6所示，這樣IL的波形已經(jīng)近似于正弦波，電路原理圖如圖8所示，通過(guò)預(yù)補(bǔ)償電阻R1和直接輸出電壓檢測(cè)電路控制流入TOPSwitch控制腳的電流，使TOPSwitch的調(diào)制方式變成恒頻非恒占空比的方式，達(dá)到較為理想的PFC。占空比隨瞬時(shí)輸入電壓變化呈線性關(guān)系，TOPSwitch具有電流線性控制占空比變換器，當(dāng)流入TOPSwitch控制引腳的電流在2.0～6.0mA范圍內(nèi)增大時(shí)，TOPSwitch的占空比將從67％下降到1.7％，所以通過(guò)預(yù)補(bǔ)償電阻來(lái)控制部分TOPSwitch控制引腳的電流來(lái)控制占空比。預(yù)補(bǔ)償電阻的選擇是很重要的（后文對(duì)預(yù)補(bǔ)償電阻的選擇有論述）。當(dāng)整流后的電壓最低時(shí)，TOPSwitch的控制引腳通過(guò)預(yù)補(bǔ)償電阻R1泄放電流，使流入控制引腳的電流減小，這時(shí)TOPSwitch的占空比最大；隨著整流后的輸入電壓的增高，流入TOPSwitch控制引腳的電流

圖7預(yù)補(bǔ)償前后TOPSwitch上的電流示意圖

圖8有預(yù)補(bǔ)償?shù)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/應(yīng)用">應(yīng)用TOPSwitch的PFC電路原理圖

也將逐漸增加，TOPSwitch的占空比逐漸減小，當(dāng)輸入電壓達(dá)到最高時(shí)，TOPSwitch的占空比最小，這就完成了恒頻非恒占空比的控制方式。在示意圖圖7中可以看出，預(yù)補(bǔ)償以后，由于TOPSwitch上的電流減小了，使得在提升電感上的電流三角形的面積小于預(yù)補(bǔ)償以前的，電流的平均值也就減小了，平滑后的電流波形也就接近正弦波形了，如圖9所示。占空比隨著瞬時(shí)輸入電壓的變化而變化。這時(shí)THD7％ ， PF為 0.98。 4 元 器 件 的 選 擇 與 參 數(shù) 計(jì) 算

　?。?）TOPSwitch的選擇表（見(jiàn)下表）

　?。?）預(yù)補(bǔ)償電阻R1的計(jì)算

　　可利用公式（6）進(jìn)行計(jì)算預(yù)補(bǔ)償電阻R1（kΩ）

R1=APWM/SDV(6)

　　式中APWM是TOPSwitch占空比控制電流增益，為百分之十幾/mA（一般典型值為16％/mA），SDV是測(cè)試的交流整流后的輸入電壓與占空比直線的斜率，可定為SDV=－0.067％/V，預(yù)補(bǔ)償電阻R1也可以通過(guò)曲線計(jì)算出來(lái)，直流輸出電壓曲線和預(yù)補(bǔ)償電阻的關(guān)系如圖10所示。

　?。?）電感線圈的計(jì)算

圖9有預(yù)補(bǔ)償平滑后的電流波形