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關鍵詞；電源；臨界連續(xù)導電模式；功率因數(shù)校正器；單周期；并聯(lián)交錯；數(shù)字控制
連續(xù)導電模式(continuous conduction mode,CCM)功率因數(shù)校正器(PFC)變換器在工業(yè)中已經得到廣泛的應用;但是，在CCM PFC中，高壓快恢復二極管的反向恢復損耗限制了變換器效率的提高，而在臨界連續(xù)導電模式(critical conductionmode，CRM)PFC可以消除該損耗，而且還可以實現(xiàn)開關管開通零電壓、零電流開通(ZVZCS)，且是一種自然的、不用任何輔助功率器件的軟開關，因此，CRM PFC變換器得到了廣泛的應用。
然而，較大的電感電流紋波導致單開關CRMPFC變換器一般只適用于小功率場合。為了利用CRM工作模式的優(yōu)點，將其應用到較大功率場合，本文提出一種單周期控制方法�；谠摲椒ǹ扇菀椎貙崿F(xiàn)CRM PFC變換器并聯(lián)交錯運行，將CRMPFC變換器應用到較大功率場合，同時，并聯(lián)工作可減小器件的電流應力，交錯技術可減小總輸入電流高頻紋波幅值、提高總輸入電流的紋波頻率，降低輸入端EMI濾波器的體積。
1 CRM PFC變換器的工作原理
CRM PFC變換器的系統(tǒng)原理如圖1所示。
由圖1可見，主電路采用Boost拓撲，控制部分采用開關頻率可變的峰值電流控制方法，其中L為電感，D為二極管，S為開關管�？刂戚斎霝殡娏鱥波形和輸出電壓Udc的幅值。電壓控制環(huán)的輸出Uvea乘以輸入電壓Uac得到電流給定iref,使得輸入電流的包絡線跟隨iref,實現(xiàn)功率因數(shù)校正和輸出電壓幅值控制。為了使電感電流臨界連續(xù)，實現(xiàn)開關管開通的軟開關以及消除快恢復二極管的反向恢復損耗，控制器對電感電流過零點進行了檢測，使開關管在電感電流值過零附近開通。
2 針對CRM Boost PFC的單周期控制器
由于對CRM Boost PFC變換器進行控制，需對高頻的電感電流過零點和高頻的開關電流峰值進行檢測與判斷，因此，要實現(xiàn)其數(shù)字控制具有一定的難度。因為其控制要求數(shù)字控制器要在一個高頻控制周期內，對2個高頻的信號點進行檢測與判斷，由采樣定理可知，這對低端數(shù)字控制器來說是很困難的，即使采用數(shù)字控制器的外部中斷可以實現(xiàn)基本控制，但變換器的控制頻率將很低，滿足不了高功率密度變換器的要求。為此，本文提出一種開關頻率可變的單周期控制器，只需使用現(xiàn)有的低成本數(shù)字控制器就可以實現(xiàn)CRM Boost PFC變換器的控制。該控制器只需對輸入電壓和輸出電壓采樣，無需用硬件電路對高頻的電感電流過零點和開關管電流峰值進行檢測與判斷。
根據Boost變換器一個開關周期內開關管S的工作狀態(tài)，可將變換器的工作模式分為2種，如圖2所示。
在CRM工作模式下，從圖2可得到，S導通時
式中：uac、Udc是輸入和輸出電壓的瞬時值，假定在一個高頻開關周期內保持不變；ton、和toff是開關管的導通和斷開時間。
根據式(1)和式(2)就可得到一個用于CRMBoost PFC變換器的單周期控制方案，如圖3所示。
由圖3可知，電感電流的參考值為
由CRM PFC變換器的工作原理可知，電感電流的包絡是跟蹤iref的，因此，由式(1)和式(2)可以得到
依據式(4)和(5)可得到每個控制周期開關管的導通和關斷時間，實現(xiàn)電感電流的臨界連續(xù)，同時，通過電壓環(huán)來改變iref實現(xiàn)輸出電壓的幅值控制。
可以看出，在每個控制周期內，ton和toff與前一個周期的狀態(tài)無關，只取決于該開關周期的iref、uac和Udc,也就是說，當給定變化時，輸入電流和輸出電壓的瞬態(tài)響應過程可在一個控制周期內結束。
3 并聯(lián)交錯數(shù)目N對輸入功率因數(shù)的影響
為了研究變換器交錯數(shù)目N對輸入功率因數(shù)的影響，對并聯(lián)交錯變換器的輸入電流波形進行了數(shù)學分析與研究。N個并聯(lián)交錯的電感電流波形，如圖4所示。
