电流型PWM控制器功率因数校正方法。。。

电压型PWM是指控制器按反馈电压来调节输出脉宽，而电流型PWM是指控制器按反馈电流来调节输出脉宽。电流型PWM是在脉宽比较器的输入端，直接用流过输出电感线圈

电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比，使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压

调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型PWM控制器。

1 双环电流型PWM控制器工作原理

双环24V电源电流型脉宽调制（PWM）控制器是在普通电压反馈PWM控制环内部增加了电流反馈的控制环节，因而除了包含电压型PWM控制器的功能外，还能检测开关电流或电感电流，实现电压电流的双环控制。双环电流型PWM控制器电路原理如图1所示。

从图1可以看出，24V电源电流型控制器有两个控制闭合环路：一个是输出电压反馈误差放大器A，用于与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级（电感）中电流在Rs上产生的电压与误差电压进行比较，产生调制脉冲的脉宽，使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。/520010/星战风暴

系统工作过程如下：假定输入电压下降，整流后的直流电压下降，经电感延迟使输出电压下降，经误差放大器延迟，Vea上升，占空比变化，从而维持输出电压不变，在电流环中电感的峰值电流也随输入电压下降，电感电流的斜率di/dt下降，导致斜坡电压推迟到达Vea，使PWM占空比加大，起到调整输出电压的作用。由于既对电压又对电流起控制作用，所以

控制效果较好在实际中得到广泛应用。

2 双环电流型PWM控制器的特点

a）由于输入电压Vi的变化立即反映为电感电流的变化，不经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度（电流控制环），因而使得系统的电压调整率非常好，可达到0.01%/V，能够与线性移压器相比。

b）由于24V电源双环控制系统内在的快速响应和高稳定性，反馈回路的增益较高，不会造成稳定性与增益的矛盾，使输出电压有很高的精度。

c）由于Rs上感应出峰值电感电流，只要Rs上电平达到1V，PWM控制器就立即关闭，

形成逐个脉冲限流电路，使得在任何输入电压和负载瞬态变化时，功率开关管的峰值电流被控制在一定范围内，在过载和短路时对主开关管起到有效保护。

d）误差放大器用于控制，由于负载变化造成的输出电压变化，使得当负载减小时电压升高的幅度大大减小，明显改善了负载调整率。

e）由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器，所以把电流取样信号转变成的电压

信号和一个公共电压误差放大器的输出信号相比较，就可以实现并联均流，因而系统并联较易实现。

3 双环电流型PWM控制器功率因数校正

正是基于以上特点，电流型PWM控制器在实际应用中被越来越广泛地采用。对它采用

功率因数校正技术，可以有效地减少高次谐波对电网的干扰，减小功耗，具有较大的实际意义。

3.1 功率因数校正方法

功率因数校正主要有两种方法：一种是将电网上公用负载端并接一个专用的功率变换器，对无功和谐波进行补偿;另一种是将负载的整流电路与滤波电容之间增加一个功率变换电路，将输入电流校正成与电网电压相近的正弦波。实现功率因数校正在CCM和DCM下

可采用乘法器和电压跟随器实现，框图如图2所示。

3.2 电流型PWM控制器功率因数校正方法

由于乘法器的价格昂贵，改用加法电路来实现乘法器的功能。为了使电感电流的包络为正弦，必须使电流检测比较器反相输入端的输入电压为正弦馒头波，基本电路如图3所示。

当N1负端加上电整流取样而得到正弦馒头波时，经二极管降压及电阻分压，加到电流感应比较器负端信号为1/3的正弦馒头波，从而使电感电流的包络正弦化。当然，在实际使用中还需要进行闭环控制，才能够得到稳定的输出电压。

4 电流型PWM控制器斜坡补偿方法

4.1 峰值电流与平均输出电感电流

由于24V电源功率开关管的峰值电流由PWM控制器保持恒定控制，也就是说，电感的

峰值电流也保持恒定，但直流输出电压正比于输出电流平均值而不是峰值电流，当输入电压减小时，为了使电流恒定，占空比将调节为δ2，这时平均电流将上升为I2，输出电压也将

上升。在电压型控制器中将不会出现这种问题，但在电压型控制器件下，仅有输出电压得到控制。因此，为了解决以上问题，在电流型控制器中需采用斜坡补偿加以解决。为了维持一

个恒定的平均电流（输出电压），要求有一个与占空比无关的电流波形补偿斜坡，当（NS/Np）Rs（m2/2）=m成立时，输出电感平均电流与Ton无关，则保持了输出电压恒定。如图4所示。

4.2 斜坡补偿的实现

斜坡补偿可以用图5所示电路来实现。一般R1的阻值预先设定，再计算R2的阻值，很重要的一点是R2的阻值应足够高，以避免使振荡器产生振荡频率漂移。

从斜坡端接电阻R2 至电流感应端，这时Rs 上的感应电压增加斜坡的斜率与平滑的误差电压进行比较，这在占空比达到50 %以上时非常有效。R2 阻值的一般计算步骤如下：

a ）计算次级电感下斜坡：S1=di/dt （单位为A/μs）;

b）计算初级电感下斜坡：S2=S1 Ns/Np （单位为A/μs）;

c）计算检测电阻上的斜坡电压：V1=S2 Rs （单位为V/μs）;

d）计算定时电容器CT 上的振荡器斜坡电压：S=dVosc/Ton （单位为V/μs）;

e）若令斜坡补偿量M=0.75 ，R1 的阻值R1 设为1 kΩ，则R2=R1 （Vs/VS2 ）M.