基于L6562A的APFC的建模與控制器設(shè)計(jì)

摘要：介紹了臨界電流控制模式(TCM)下的有源功率因數(shù)校正(APFC)的工作原理，電路采用L6562A控制的Boost變換器拓?fù)?，給出了APFC電路主要參數(shù)的計(jì)算方法及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)設(shè)計(jì)過程。通過對APFC電路進(jìn)行小信號建模，推導(dǎo)其控制傳遞函數(shù)及幅頻特性、相頻特性，并以此為依據(jù)，采用波特圖法，利用MATHCAD設(shè)計(jì)出良好的反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，使得補(bǔ)償后的系統(tǒng)穩(wěn)定。根據(jù)理論分析所得參數(shù)，用SABER對補(bǔ)償電路加入前、后系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果吻合。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺采用該芯片的輸出功率為60 W的APFC樣機(jī)。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)能夠較好地提高輸出電壓或電流的精度和動態(tài)特性，使變換器具有良好的穩(wěn)定性，高功率因數(shù)以及低THD。
關(guān)鍵詞：有源功率因數(shù)校正；變換器；反饋控制

1 引言
很多研究將焦點(diǎn)放在APFC變換器的拓?fù)浞治龊涂刂品椒ㄉ?，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?fù)涞姆逯惦娏骺刂颇Ｊ?，其暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)較快，具有限流保護(hù)功能，能提高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，對于反饋補(bǔ)償控制器，有必要針對具體的實(shí)際電路建立一個(gè)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(yīng)用，再根據(jù)輸出電壓和電感峰值電流的關(guān)系推導(dǎo)出Boost功率級的傳遞函數(shù)，避開了占空比函數(shù)的推導(dǎo)，簡化了電路模型，并據(jù)此對控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用SABER進(jìn)行仿真驗(yàn)證。同時(shí)設(shè)計(jì)了一臺功率為60 W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行驗(yàn)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(jīng)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(zhǔn)。各開關(guān)周期內(nèi)，電感電流iL上升到峰值參考值時(shí)，關(guān)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(shí)，開通VQ。