新型逐周期PFC电路设计

概述：
功率因数校正技术是电源设计领域中的研究热点。本文将针对功率功率因数校正电路中不带乘法器的PFC电路，提出了一种新型的设计方法，简化了电路，同时针对PFC电路不稳定问题，提出相应的改善方法。

为了提高开关电源效率、减少电网污染，功率因数校正技术日益成为电源设计领域中的研究热点。目前常见的功率因数校正电路可以分为两类——带有乘法器的 PFC和不带乘法器的PFC。不带乘法器的PFC电路采用的是逐周期控制技术，在一个周期内，利用过流检测信号与反馈回来的输出电压同时控制开关管。与基 于乘法器的系统相比较而言，不带乘法器的PFC系统不需要AC输入检测技术，结构紧凑，校正电流波形（以保证高功率因数）所需要的信息全部来自DC总线电 压和回路电流。

本文以不带乘法器、工作在临界电流控制模式的Boost PFC电路为例，介绍逐周期PFC电路的工作原理，针对逐周期PFC电路的不稳定问题，提出相应的改善设计方法。

逐周期PFC电路的基本原理逐周期PFC电路内部不含乘法器，为了强制输入电流跟随输入电压的波形变化，完成功率因数校正功能，在一个周期内，同时利用误差控制信号、过流检测信号和 过零检测信号来控制开关管的导通和关断。初始时刻，流过外接电感的电流为零，通过过零检测信号将开关管打开，电源电压对电感充电，电感电流上升；输出电压 反馈信号经过误差放大器后与内部锯齿波比较，得到一定占空比的PWM波。该PWM信号与过流检测信号相与，控制开关管的关断。此时，如果外接电感电流超过 限流值，过零检测信号跳变为低，关断开关管；否则，开关管由输出电压反馈信号控制。因为开关频率相对于电网电压频率非常高，所以在一个周期内可以认为反馈 电压为常数，由此可以得到固定占空比的PWM信号，开关管达到最大导通时间后关断。开关管关断，电感电流下降，直到为零，再通过过零检测信号触发下一个导 通周期。

逐周期技术能显著提高电源的性能，具有良好的线性调整率和快速的输入输出动态响应；固有的逐个脉冲电流限制，简化了过载和短路保护；消除了输出滤波电感带来的极点，使电源系统由二阶降为一阶，系统不存在有条件的环路稳定性问题。
但是，当PFC电路的开关占空比大于50%时，扰动信号产生的误差被逐渐放大，将导致系统的不稳定，使电源的抗干扰性能变差，另外，输出轻载或空载时，也 会导致电源失控。本文提出了多矢量误差运放、斜坡补偿电路、动态调节电路以及定时自启动电路来提高逐周期PFC电路的性能。
（详细内容请阅读PDF文档）