李祥生

摘 要：本文分析了现有图腾无桥PFC常用的控制方法，它們都需要根据输入电压的极性来切换两个开关管的功能，对电路和控制器的要求较高。本文根据现有控制方法的不足之处提出了一种无需输入电压极性判断的新控制方式，简化了控制电路和控制算法，并通过Matlab仿真对提出的控制方法进行了验证。

关键词：图腾；PFC；CCM；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.004

1 引言

近几年GaN器件日趋成熟并商业化，它们良好的反向恢复特性使得原来只能工作于DCM或者BCM模式的图腾PFC[1]可以工作在CCM状态。但是现有图腾PFC需要在交流输入的正负半周对两个开关管的功能进行调换，这就要求对交流输入的极性判断必须准确，否则就会引起电流畸变等问题。

2 图腾PFC控制原理

在环路的控制方面，工作于电流连续模式下的图腾PFC可以借鉴普通boost电路PFC的控制思想：主开关信号在正半周用来驱动S1管，在负半周驱动S2管。图 1是图腾PFC控制原理图。

在D1和D2采用同步整流MOS管时，图腾无桥PFC电路便具有能量双向流动的能力。由于这种控制方式只对输入电流的大小采样，并不能判断电流的极性，因而在过零点电流反向以后，控制器若不能快速准确的做出判断则会产生炸机的风险。

为简化控制器的实现方式和成本，同时也为消除因过零检测点超前或者延时带来的电流畸变，本文提出一种新的图腾PFC控制方法（图 2）：取消以前控制器中的绝对值电路或者算法，控制器直接采样输入电压和输入电流的双极性信号，不必再需要额外的电路或者算法去判断输入电压的极性。

由于PFC电压环的基准信号Vac为双极性，所以电压环的输出信号I_ref必然也是双极性的。按照新的控制方法，图腾无桥PFC在一个工频周期内的工作波形见图 3，两个开关管的驱动信号占空比可以自动生成，不需要根据输入电压极性进行切换。

3 图腾PFC控制仿真

按照上述控制方法，搭建图腾PFC仿真模型。主要电气参数为：PFC电感190uH、母线电容940uF、输入电压220VAC、开关频率45kHz。

由图4仿真结果可见该方法能够自动确定并分配主动管和被动管的占空比，并且可以自动在正负半周之间进行切换。

4 结论

本文简化了现有图腾无桥PFC电路CCM工作模式的控制电路或者控制算法，控制器对输入电流和电压的大小和极性，可以自动在正负半周分配两个开关管的占空比，无需繁琐的极性判断电路或者算法，可以消除因过零点判断不准确引起的电流畸变，甚至炸机的风险。

参考文献：

[1]苏斌.单相高效率AC/DC变换器的研究[D].浙江大学，博士论文，2011.