亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        升壓型PFC 調(diào)制器的低諧波失真設(shè)計

        2021-03-11 03:09:50侯俊芳
        電子器件 2021年6期
        關(guān)鍵詞:功率管調(diào)制器電感

        姚 嵩,侯俊芳

        (天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息與自動化學(xué)院,天津 300350)

        電源系統(tǒng)的功率因子(PF:Power Factor)定義為系統(tǒng)實(shí)際功率(Pr)和系統(tǒng)視在功率(Pa)的比值,如式(1)所示。

        實(shí)際功率是瞬時電壓和瞬時電流乘積的平均值;視在功率是均方根電壓和均方根電流的乘積。如果電流和電壓是同相的,那么功率因子FP=1。功率因子也可以通過式(2)表征為電流總諧波失真(Total Harmonic Distortion,THD)的函數(shù),

        式中:Kd是失真因子,滿足Kd=,Kθ表示輸入電流與輸入電壓的相位關(guān)系。

        國際標(biāo)準(zhǔn),例如IEC-61000-3-2,對諧波失真限制提出明確的要求。為了滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的要求,減小輸入電流的諧波分量,提高系統(tǒng)的功率因數(shù),功率因數(shù)校正(PFC:Power Factor Correction)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各類電源系統(tǒng)。它通過修正電源系統(tǒng)的輸入電流,使輸入電流近似于與輸入電壓同相的正弦電流,提高從交流源中獲得的實(shí)際功率,從而降低電流總諧波失真,提升系統(tǒng)工作效率[1]。

        升壓型PFC 調(diào)制器是主流的PFC 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)。固定開啟時間(COT:Constant On Time)的控制方法[2],是升壓型PFC 調(diào)制器中一種普遍應(yīng)用的控制方法,如圖1 所示。它通過檢測調(diào)制器輸出電壓,控制功率開關(guān)管的開啟時間。在每個交流電壓的周期下,功率開關(guān)管的開啟時間是緩慢變化,甚至是不變的。典型的COT 控制方法工作在臨界導(dǎo)通模式下,通過零電壓開關(guān)操作,實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)效率。

        圖1 臨界導(dǎo)通模式升壓型PFC 調(diào)制器電路

        本文首先簡述傳統(tǒng)COT 控制方法;然后提供一種設(shè)計方法,彌補(bǔ)傳統(tǒng)COT 控制方法的不足;最后,文章針對輸入濾波電容的電流變化,提供一種補(bǔ)償方法,優(yōu)化總諧波失真。所描述的控制方法,基于TSMC 工藝制程,在100 W 升壓型PFC 調(diào)制器中實(shí)現(xiàn)。

        1 架構(gòu)分析和比較

        1.1 傳統(tǒng)COT 控制方法

        傳統(tǒng)COT 架構(gòu)使電感電流的斜率在功率管開啟時間內(nèi)與輸入電壓成正比關(guān)系。圖2 表示傳統(tǒng)COT 的工作時序。在臨界導(dǎo)通模式下,由于電感、功率管寄生電容和續(xù)流二極管的諧振,系統(tǒng)通過輔助繞組可以檢測出諧振發(fā)生的時刻,實(shí)現(xiàn)過零檢測并開啟功率管。功率管開啟時,電感電流接近于零。內(nèi)部固定斜率的Vramp信號與Vcmp電壓比較,決定功率管開啟的時間。直到下一次過零檢測發(fā)生后,開啟下一個功率管的開關(guān)周期。

        圖2 傳統(tǒng)COT 控制時序

        根據(jù)圖1 所示,電感峰值電流Ipk可以表示為式(3)

        式中:Vin為輸入電壓;ton為固定開啟時間。

        輸入電流可以近似于電感電流的一半[3]。如式(4)所示。在固定開啟時間ton的條件下,輸入電流和輸入電壓表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。因此,調(diào)制器會表現(xiàn)為FP=1 的理想功率因子,并且沒有失真現(xiàn)象。但是,由于寄生元件的存在,諧振過程中電感會向功率管寄生電容Coss充電,實(shí)際的電感電流IL如圖2 所示,在時間tzero區(qū)域存在負(fù)向電流INEG。所以,輸入電流需要在式(4)的基礎(chǔ)上疊加負(fù)向電流INEG的平均值,表示為

        式中:時間tzero表征諧振的半個周期;ωr表征諧振角頻率,滿足

        負(fù)向電流的出現(xiàn)使輸入電流和輸入電壓之間的線性關(guān)系存在偏差,在系統(tǒng)中引入總諧波失真[4-5]。

        整理式(5)可以得到,在固定開啟時間的控制下,輸入電流和輸入電壓的線性關(guān)系失真表現(xiàn)在式(6)中的第三項和第四項。在輸出電壓恒定的情況下,式(6)第三項是恒定值,是引起失真的主要項[6];而第四項引起的失真是輸入電流和輸入電壓之間的線性關(guān)系受到占空比D變化的調(diào)制,表現(xiàn)為輸入電流和輸入電壓的平方關(guān)系:

        1.2 μCOT 控制方法

        μCOT 控制方法是對負(fù)向電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N方法。根據(jù)式(6)的描述,μCOT 控制方法在環(huán)路中加入固定補(bǔ)償電流值Icmp,在保證開啟時間恒定的基礎(chǔ)上,消除項引起的失真。若補(bǔ)償電流值Icmp等于失真項INEG,則輸入電流和輸入電壓表現(xiàn)完美的線性關(guān)系。由于失真項INEG中存在受占空比D影響的因子,所以補(bǔ)償后的結(jié)果,仍存在一定程度的失真。對比不同的輸入電壓Vin,相同開啟時間ton下,高壓輸入時輸入電流對時間的積分面積,比低壓輸入時輸入電流對時間的積分面積更大。因此,引入相同的補(bǔ)償電流值Icmp,其影響在低壓輸入時候的作用表現(xiàn)得更為明顯。圖3(a)和圖3(b)對比表示傳統(tǒng)COT 控制方法和μCOT 控制方法的差異。μCOT 控制方法在傳統(tǒng)COT 控制方法基礎(chǔ)上,通過ZCD 電壓和內(nèi)部閾值電壓Vth比較,延遲固定斜率的Vramp信號的產(chǎn)生,增大有效固定ton,從而增大輸入電流以補(bǔ)償負(fù)向電流的影響。圖3(c)給出μCOT 控制方法關(guān)鍵點(diǎn)工作波形。

        圖3 μCOT 控制方法與傳統(tǒng)COT 控制方法的對比

        1.3 μC.COT 控制方法

        為降低電磁干擾,升壓型PFC 調(diào)制器通常在輸入整流橋之后增加濾波電容Cin。增加的容性阻抗改變輸入電流的組成,輸入電流由電感電流和電容電流ICin兩部分組成。電感電流如μCOT 控制方法描述,與輸入電壓Vin存在近似線性的關(guān)系;電容電流由公式(7)可得

        式中:Vin,ac表示輸入交流電壓;Vac,pk表示輸入交流電壓峰值。式中電容電流與輸入電壓存在90°相移,使調(diào)制器的系統(tǒng)失真嚴(yán)重惡化,如圖4 所示。輸入電壓越高,電容電流所占比重越大,引起的相移也越大,系統(tǒng)的總諧波失真也越嚴(yán)重。在工頻周期內(nèi),將電容電流作線性近似,通過增加線性變化的補(bǔ)償電流可以改善諧波失真[6]。

        圖4 濾波電容電流對輸入電流的影響

        基于μCOT 控制方法,改變補(bǔ)償電流Icmp產(chǎn)生電路中的閾值電壓Vth,使其在工頻周期內(nèi)線性增大,以補(bǔ)償電容電流引起的失真。改善后的Vramp信號產(chǎn)生電路如圖5 所示。首先,在每個開關(guān)導(dǎo)通時間結(jié)束前對ZCD 信號采樣峰值產(chǎn)生ZCD_sample 信號,該信號與內(nèi)部閾值電壓Vth比較,判斷允許固定電流Iref對電容C1充電。這個閾值電壓的選取,要滿足在每一個工頻周期內(nèi),電容上的電壓Vth_td都從零開始上升。電壓Vth_td作為原μCOT 控制方法中延遲時間的產(chǎn)生閾值電壓。

        圖5 μC.COT 控制方法中Vramp信號產(chǎn)生電路

        因此,在每一個工頻周期內(nèi),有效固定開啟時間ton都包含著一個隨工頻時間增大的延遲時間,也就是說,電感電流中補(bǔ)償有一個隨工頻時間增大的補(bǔ)償電流Icmp。補(bǔ)償電流Icmp不但對圖2 中的負(fù)向電流進(jìn)行補(bǔ)償,而且對圖4 中的輸入電容的充放電電流進(jìn)行補(bǔ)償。

        基于圖3 和圖5 的描述,設(shè)計功率100 W、輸出400 V 的升壓型PFC 調(diào)制器,系統(tǒng)使用電感感量700 μH、輸入電容940 nF,以及輸出電容47 μF。仿真比較三種控制方式下的THD 結(jié)果,如表1 所示。其中,THD1 為傳統(tǒng)COT 控制方法,THD2 為μCOT控制方法,THD3 為μC.COT 控制方法。在μC.COT控制方法中,低壓90 V 和150 V 情況,采用μCOT控制方法,避免ZCD 檢測偏差引起電流缺相。

        表1 對比三種COT 控制方法下,升壓型PFC調(diào)制器THD 值仿真結(jié)果

        采用TSMC 0.5 μm 工藝制程,根據(jù)μCOT 控制方法和μC.COT 控制方法,分別設(shè)計芯片。對比測試THD 結(jié)果如表2 所示。

        表2 對比μCOT 控制方法與μC.COT 控制方法下,升壓型PFC 調(diào)制器THD 值測試結(jié)果

        2 結(jié)論

        μC.COT 控制方法在升壓型PFC 調(diào)制器中,在滿足功率因子值大于95%的情況下,對降低THD 的作用表現(xiàn)明顯。μC.COT 控制方法在補(bǔ)償電感負(fù)向電流的同時,將系統(tǒng)輸入電容的充放電電流對輸入電流的相移影響,也進(jìn)行補(bǔ)償。基于TSMC 制程下實(shí)現(xiàn)的控制芯片,測試在高壓264 V 時THD 值僅為4.7%。

        猜你喜歡
        功率管調(diào)制器電感
        基于GaN HEMT的L波段600W內(nèi)匹配功率管設(shè)計
        基于GaN HEMT的S波段小型化內(nèi)匹配功率管設(shè)計
        基于鎖相環(huán)技術(shù)的振蕩器穩(wěn)頻調(diào)制器仿真研究
        電子制作(2019年15期)2019-08-27 01:12:08
        基于NCP1608B的PFC電感設(shè)計
        一種用數(shù)字集成電路FPGA實(shí)現(xiàn)的偽速率調(diào)制器
        隔離型開關(guān)電感準(zhǔn)Z源逆變器
        交流調(diào)速控制器MOSFET 功率管選型與發(fā)熱分析
        L波段大功率放大組件的設(shè)計
        D類功放中數(shù)字調(diào)制器的研究與實(shí)現(xiàn)
        改進(jìn)型抽頭電感準(zhǔn)Z源逆變器
        色综合久久中文娱乐网| 丰满人妻无套中出中文字幕| av蜜桃视频在线观看| 中文字幕一区二区三区乱码人妻 | 国产av一区二区内射| 精品亚洲一区二区区别在线观看| 午夜精品久久久久久99热| 亚洲区小说区图片区| 人妻精品人妻一区二区三区四五| 国产熟女一区二区三区不卡| 日韩丰满少妇无码内射| 在线欧美精品二区三区| 中文字幕精品乱码一二三区| 青青草国产在线视频自拍| 麻豆精品久久久久久久99蜜桃| 麻豆国产av尤物网站尤物| 国内精品少妇久久精品| 天天做天天爱夜夜爽女人爽| 亚洲精品无码mv在线观看| 日韩精人妻无码一区二区三区 | 高清国产美女av一区二区| 日本二区三区在线免费| 丰满熟女高潮毛茸茸欧洲视频| 久久精品国产9久久综合| 精品黑人一区二区三区| 亚洲麻豆视频免费观看| 国产精品夜间视频香蕉| 成 人 网 站 在线 看 免费| 在线不卡av一区二区| 久久久久亚洲精品无码蜜桃| 中国一级毛片在线观看| 成人性生交c片免费看| 狠狠躁夜夜躁人人爽超碰97香蕉| 国产suv精品一区二人妻| 九九精品国产99精品| 国产精品国三级国产a| 桃花影院理论片在线| 亚洲精品6久久久久中文字幕| 日韩精品免费av一区二区三区| 18精品久久久无码午夜福利| 最新精品亚洲成a人在线观看|