一种具有恒功率控制的单级功率因数校正电路

工作模式1（t₀－t₁） t₀时刻开关S导通，直流母线电压V_B加在励磁电感L_m上，由于flyback变换器工作在CCM模式，则电流i_m线性上升可表示为

i_m=(t－t₀)＋i_m(t₀) （1）

而电感L_b工作在DCM模式，电流i_Lb由零线性上升，其表达式为

i_Lb=(t－t₀) （2）

开关S上流过的电流可表示为

i_sw=i_Lb＋i_m （3）

由于二级管D_f反向偏置，所以线圈N_s和N_p上没有电流流过。

工作模式2（t₁－t₂） 开关S在t₁时刻关断，二极管D_f正向偏置，励磁电感L_m上的电压为nV_o(其中n=N_p/N_s)，则电流i_m线性下降可表示为

i_m=－(t－t₁)＋i_m(t₁) （4）

开关S上的漏源电压V_DS为V_B＋nV_o，电感L_b上的电流i_Lb流过线圈N_p和电容C_B线性下降，其表达式为

i_Lb=－(t－t₁)＋i_Lb(t₁) （5）

因此，原边线圈N_p和副边线圈N_s上流过的电流可分别表示为

i_p=i_Lb＋i_m （6）

i_s=ni_p=n(i_Lb＋i_m) （7）

由式（7）可以看出副边电流由两部分组成，负载不但从励磁电感L_m上获取能量而且直接从电感L_b上获取能量，这就意味着一部分能量可以不经过储能电容C_B而直接传递给负载，因此，大大提高了效率并且降低了直流母线电压。

工作模式3（t₂－t₃） t₂时刻电流i_Lb下降到零，二极管D_b反向偏置，励磁电流继续以斜率nVo/Lm线性下降直到t₃时刻开关S再次导通。此时原边线圈N_p和副边线圈N_s上的电流可分别表示为：

i_p=i_m （8）

i_s=ni_p=ni_m （9）

2 恒功率控制方法

图4给出了恒功率控制的框图，图中K_VV和K_II_o分别为电压采样值和电流采样值，通过电阻R₃及R₄的分压得到第一个运放的正向输入端电压为＋，信号放大后得到运放的输出端电压为，这一点的电压和第二个运放的反向输入端电压相等，根据运放的虚短特性，得到第一个运放的输出电压与第二个运放的正向输入端电压相等，即=V_ref，由此可得到式（10）。

＋= （10）

图4 单级功率因数校正控制框图

假设a=R₂/R₁，b=R₄/R₃，则式（10）表示为

＋= （11）

从式(11)可以得到输出功率P_o的表达式为

P_o=V_oI_o=－V_o²＋ V_o （12）

从式（12）可以看出P_o～V_o曲线是一条抛物线，在抛物线的顶点附近，输出功率P_o近似恒定。以输出电压80V，输出功率80W为例，取K_V=0.01，K_I=0.1，V_ref=5V，使抛物线的顶点位于V_o=80V，P_o=80W处，则可以计算出a=27.13，b=8.00。于是式(12)可表示为

P_o=－0.0125V_o²＋2V_o （13）

当输出电压变化范围为60V～100V（±25％）时，输出功率变化为6.25％。

该电路同时具有限压和限流的功能，通过变换式(11)可得