两种高功率因数开关电源设计方案的比较

单相全桥电压型PWM 整流器选择响应速度较快的三角波电流比较法作为控制策略。因反馈到电压外环的输出电压含有纹波电压，而纹波电压的存在将导致电流内环的给定电流发生畸变，因此本文采用补偿输出直流电压中纹波电压的方法[4]来减少流入电压控制环的纹波电压，从而改善给定电流的波形。按照以上原理设计的单相全桥电压型PWM整流器的控制系统结构如图4所示。

图4 单相全桥电压型PWM 整流器的控制系统结构

由图4可知，PWM 整流控制系统中需要检测的信号有输入交流电压us、输出直流电压ud以及输入交流电流is.us是闭环控制中相位检测的输入信号;通过比较ud与给定参考电压u*d以及直流侧纹波电压补偿u~d来决定电压外环PI调节器的输出im,并将其与输入电压同步信号sinωt的乘积作为指定电流i*s ;is与i*s的差值决定电流内环PI调节器的输出;最后比较电流内环PI调节器的输出与三角载波，产生PWM 信号来控制开关管的关断。这样，电流PI调节器的输出决定PWM 信号的占空比，使实际输入电流逼近指定电流值。

3 有源功率因数校正技术

本节采用如图2所示的方案，基于Boost-APFC的功率因数校正电路如图5所示。该电路由主电路和控制电路组成。主电路包括桥式整流器、升压电感、功率开关管、续流二极管以及滤波电容等，控制电路包括电压误差放大器VA、电流误差放大器CA、基准电压源、乘法器、PWM 比较器以及栅极驱动器。

图5 基于Boost-APFC的功率因数校正电路

工作原理：APFC主电路的输出电压经电阻分压后与基准电压相比较，误差值输入到VA;VA 输出信号X与输入电压检测信号Y一起输入乘法器，经过平均化处理、放大、比较后，再经过PWM 比较器加到栅极驱动器，产生对开关管VT的控制信号，从而使电感Ls上的电流(即输入电流)平均值始终跟踪模拟乘法器输出的半正弦信号，即跟踪了输入电压波形，并实现了输入电流正弦化，使功率因数接近1,达到校正功率因数的目的。