基于L6562A的APFC的建模与控制器设计

摘要：介绍了临界电流控制模式(TCM)下的有源功率因数校正(APFC)的工作原理，电路采用L6562A控制的Boost变换器拓扑，给出了APFC电路主要参数的计算方法及补偿网络的闭环设计过程。通过对APFC电路进行小信号建模，推导其控制传递函数及幅频特性、相频特性，并以此为依据，采用波特图法，利用MATHCAD设计出良好的反馈补偿网络，使得补偿后的系统稳定。根据理论分析所得参数，用SABER对补偿电路加入前、后系统进行仿真试验，仿真结果与理论计算结果吻合。在此基础上，设计了一台采用该芯片的输出功率为60 W的APFC样机。仿真及实验结果表明设计的闭环系统能够较好地提高输出电压或电流的精度和动态特性，使变换器具有良好的稳定性，高功率因数以及低THD。
关键词：有源功率因数校正；变换器；反馈控制

1 引言
很多研究将焦点放在APFC变换器的拓扑分析和控制方法上，控制方法主要有峰值电流控制模式和平均值电流控制模式。此处采用了Boo st拓扑的峰值电流控制模式，其暂态闭环响应较快，具有限流保护功能，能提高可靠性等优点。在实际应用中，对于反馈补偿控制器，有必要针对具体的实际电路建立一个精确的控制模型。
此处选用了峰值电流控制模式的PFC控制芯片L6562A，分析了它在APFC具体电路中的应用，再根据输出电压和电感峰值电流的关系推导出Boost功率级的传递函数，避开了占空比函数的推导，简化了电路模型，并据此对控制器进行设计，利用SABER进行仿真验证。同时设计了一台功率为60 W的实验样机进行验证。

2 临界模式下的Boost APFC电路原理
在TCM下的Boost APFC，其控制电路如图1所示。输出电压uo经电阻分压采样后与参考电压比较放大输出至乘法器一端。乘法器另一端为分压电阻采样得到的整流电压信号。乘法器输出将作为电感电流峰值ILpk的基准。各开关周期内，电感电流iL上升到峰值参考值时，关断MOSFET管VQ；通过电感电流过零检测器(ZCD)检测到iL下降至零时，开通VQ。