内容发布更新时间 : 2024/12/24 0:00:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

图2-3 常见的四种基本PFC拓扑结构

下面是各拓扑机构的工作特点简括：

（1） Buck型：具有降压变换功能；噪声大，滤波困难，MOS管电压应力也较大；工

作在电流连续或断续模式，功率因数不高。故很少被采用。

（2） Boost型：具有升压变换功能；在整流桥后有接升压电感，起到对输入电流滤波的

作用且有利于电磁兼容设计；当输出功率一定时，该变换器有较小输出电流，可选用小容量输出电容；能够达到近似为1的功率因数值。它是目前应用最广泛的PFC变换器

（3） Buck-Boost型：具有任意升降压变换功能，使电路输出变得灵活；并联于电路中

间的电感使得输入输出电流脉动幅度增大，导致电路变得复杂；输入与输出的电压极性相反；适用于150W以下的小功率电路设计。与Buck型一样应用很少。 （4） Cuck型：具有升降压变换功能；因主电路前后都有电感存在，使得输入与输出电

流脉动变小，因此该变换器一般不需要添加EMI滤波器；输出电压与输入电压极性相反。也不常用。

2.4 有源功率因数校正的工作模式及控制方式

在APFC校正电路中，依据电感上电流的连续情况可分为断续传导模式（DCM）、临界传导模式（BCM）、连续传导模式（CCM）三种工作模式。每一种工作模式都有其自身的特点及适用范围。当APFC工作在DCM模式时，一般采用电压跟随的方式来实现功率因数校正；当APFC工作在CCM模式时，一般需要添加乘法器来采取输入电流信号进一步对开关

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管频率进行控制。

2.4.1电流断续模式（Discontinuous Current Mode,DCM）

DCM控制模式主要用电压跟随的方式来实现。该方法不用对输入电压和输入电感电信号进行采样，它只要加一个输出电压反馈环便能实现电压跟随，电路中不需要使用乘法器，所以它的内环控制将会简化不少。但是这种控制方法也存在明显的劣势：输入电流存在大量纹波电流，加大开关损耗，影响整个电路的使用寿命；另外输出电压也好有大量纹波成分，直接影响后级电路。DCM通常适用于对功率因数值要求不高并且功率相对小的系统。由于小功率电路中的升压电感比较小，在MOS管的每个周期的关断时间内，电感中的储能总能全部释放完以传输至负载或输出电容上，因此电感电流出现值为0的断续情况。

图2-4 DCM控制原理图及电感电流波形（前为定占空比，后为变占空比）

2.4.2电流临界模式（Boundary Conduction Mode,BCM）

BCM控制模式一般采用变频控制，由于电感电流在两个开关周期之间存在等于零的分界点，使电感始终处于临界导电模式。该模式实现了MOS管零电流导通，且整流管没有反向恢复，功率因数高，通常适用中小功率设备。

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图2-5 BCM电流型控制原理图及电感电流波形

2.4.3电流连续模式（Continuous Current Mode,CCM）

CCM控制模式通常适用于大功率场合（250W~3000W），它选取的升压电感较大使得电感电流脉动小，流过开关管的有效值也小，使输入电流总谐波失真（THD）控制在0.05内，几乎能实现单位功率因数（UPS），即PF=1。电感电流连续的控制电路一般都有一个乘法器和电流检测环路，它是样输入端的输入电流和整流输入电压信号以及负载端的输出电压信号一起调制功率开关管的控制信号，以达到输入电流跟随输入电压波形的目的。示意图如下：

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图2-6 CCM控制原理图

CCM模式下的电流控制方式主要有峰值电流模式（Peak Current Control）、平均电流控制（Average Current Control）和滞环电流控制（Hysteretic Current Control）三种。 1、峰值电流控制

峰值电流控制方式的环路示意图如图2-7所示。其特点是在电感电流未达到参考基准电流值前，开关管始终为通态，此时电感电流呈线性上升状态；当电感电流上升至与基准电流值相同时，那么该点即为一个开关周期内的电感电流峰值，开关管截至，随后便线性下降等待下一个周期的来临。基准电流是根据电压放大器输出和输入整流电压的乘积决定（通过乘法器实现）。开关管的频率由定频时钟控制，不固定。电感电流峰值的包络线随着输入电压脉动，从而达到功率因数校正目的。

Ugiip iLt图2-7 峰值电流控制原理图及电感电流波形

2、平均电流控制

平均电流控制电路在功率开关管固定频率下工作，其电感上的电流平均值跟随参考正弦电流，如图2-8所示。首先，对输出电压进行采样，将其与参考电压作为电压误差放大器VA的两个输入。随后将电压放大器的输出信号与输入整流电压的乘积（通过乘法器实现）作为基准电流与输入电流一同作为电流误差放大器的输入，该放大器的作用

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是平均化处理输入电流的高频分量。放大器后的平均电流误差与锯齿波比进行比较，通过驱动控制开关管的占空比，从而准确地校正电流误差。

iirefiLtUg图2-8 平均电流控制原理图及电感电流波形

平均电流控制的优点： （1） 有高增益的电流环带宽 （2） 无电流跟随误差 （3） PF可达0.99以上 （4） EMI小、失真度低 （5） 抗噪声干扰能力强 （6） 固定开关频。 （7） 适用大功率环境 3、滞环电流控制

滞环电流控制是最为简单的电流控制方式。它的控制器输入端有两个基准电流参考信号，作为上下限，还有个输入端用来检测APFC上的电感电流，然后将其与上下限作比较。大致过程为：当电感电流触碰到下限电流时，开关管导通，电流线性上升；当电感

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