最优频率变化范围的CRM Buck PFC变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电能变换装置的交流-直流变换器领域，特别是一种最优频率变化范 围的CRMBuckPFC变换器。
【背景技术】
[000引功率因数校正（PowerFactorCorrection,PFC)变换器可W减小输入电流谐波， 提高输入功率因数，已得到广泛应用。PFC变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方 式来说，有源方式具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。
[0003] 有源PFC变换器可W采用多种电路拓和控制方法，其中BuckPFC变换器是常用 的几种PFC变换器之一，根据电感电流连续与否，可将其分为S种工作模式，即电感电流连 续模式（ContinuousQirrentMode,CCM)，电感电流临界连续模式（CriticalContinuous QirrentMode,CRM),电感电流断续模式值iscontinuousQirrentMode,DCM)。
[0004] CRMBuckPFC变换器一般应用在中小功率场合，其优点是开关管零电流开通、升 压二极管无反向恢复、PF高等。但是其开关频率随输入电压和负载的变化而变化，电感和 EMI滤波器的设计较复杂。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种最优频率变化范围的CRMBuckPFC变换器，通过引入 电压前馈，将工频周期内开关频率的变化范围降为最低。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种最优频率变化范围的CRMBuckPFC变 换器，包括主功率电路和控制电路，所述主功率电路包括输入电压源Vi。、Effl滤波器、二极 管整流电路RB、开关管斯、二极管Db、电感U、滤波电容C。和负载Rw其中输入电压源Vi。与 EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路RB的输入端口连接， 二极管整流电路RB的输出负极为参考电位零点，二极管整流电路RB的输出正极与开关管 Qb的一端连接，开关管Qb另一端分别接入电感Lb的一端和二极管Db的阴极，电感Lb的另一 端分别与滤波电容C。的一端和负载Ru的一端连接，二极管Db的阳极、滤波电容C。的另一 端和负载Ru的另一端均连接参考电位零点，负载RU两端的电压为输出电压V。；
[0007] 所述的控制电路包括CRM控制和驱动电路、第一跟随电路、第二跟随电路、第一乘 法器、第二乘法器、第一减法电路、第二减法电路、第=减法电路、输出电压反馈电路；其中 CRM控制和驱动电路的输出端与开关管斯的口极连接；第一分压跟随电路的输入端与输入 电压采样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第一跟随电路的输出端A分别与第一 乘法器的两个输入端和第一减法电路的一个输入端连接；第二跟随电路的输入端与主功率 电路的输出电压V。的正极连接，第二跟随电路的输出端D分别与第二乘法器的两个输入端 和第一减法电路的另一个输入端连接；第一乘法器的输出端B和第二乘法器的输出端F分 别连接第二减法电路的不同输入端；第一减法器的输出端E和第二减法器的输出端C分别 连接第S减法电路的不同输入端；第S减法器的输出端G与CRM控制和驱动电路的一个输 入端连接；输出电压反馈电路的输入端连接主功率电路的输出电压V。的正极，输出电压反 馈电路的输出端连接CRM控制和驱动电路的另一输入端。
[000引本发明与现有技术相比，其显著优点是；（1)将工频周期内开关频率的变化范 围降为最低，在176VAC、220VAC、264VAC输入电压下，工频周期内的开关频率最大值与最 小值之比分别从2. 766、3. 457、4. 148降至1.556、1.801、2. 036 ;(2)输出电压纹波减小， 在176VAC、220VAC、264VAC输入电压下，输出电压纹波分别降至原先的91. 2%、81.4%、 66. 4%。
【附图说明】
[0009] 图1是BuckPFC变换器主电路示意图。
[0010] 图2是CRMBuckPFC变换器的电感电流波形图。
[001U 图3是半个工频周期内CRMBuckPFC变换器的电感电流波形图。
[0012] 图4是3次电流谐波取不同值时fs在半个工频周期内的变化曲线，其中（a)输入 电压为176V，化）输入电压为220V，（C)输入电压为264V。
[0013] 图5是不同输入电压下的开关频率范围与A的关系曲线图。
[0014] 图6是最优3次谐波及其标准限值与输入电压的关系曲线。
[0015] 图7是不同输入电压下的临界电感值变化曲线图。
[0016] 图8是t在半个工频周期内的变化曲线图，其中（a)定导通时间控制，化）变导通 时间控制。
[0017] 图9是两种控制方式下最大与最小开关频率之比随输入电压的变化曲线图。
[0018] 图10是两种控制方式下瞬时输入功率标么值在半个工频周期内的变化曲线图， 其中（a)定导通时间控制，化）变导通时间控制。
[0019] 图11是两种控制方式下输出纹波之比的变化曲线图。
[0020] 图12是本发明最优频率变化范围的CRMBuckPFC变换器的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[002引 1CRMBuckPFC变换器的工作原理
[0023] 图1是BuckPFC变换器主电路。
[0024] 为了分析方便，先作如下假设；1.所有器件均为理想元件；2.输出电压纹波与其 直流量相比很小；3.开关频率远高于输入电压频率。
[002引图2给出了 CRM时一个开关周期中的电感电流波形。当斯导通时，Db截止，升压 电感U两端的电压为Vg-V。，其电流in由零开始W (Vg- Vj/Lb的斜率线性上升。当Qb 关断时，itb通过D b续流，此时L b两端的电压为V。，iLbW V yu的斜率下降。由于Buck变换 器工作在CRM模式，因此在下降到零时，开关管Q b开通，开始新的开关周期。
[0026] 不失一般性，定义输入交流电压Vi。的表达式为
[0027] Vin=VmSin?t (1)
[002引其中Vm和《分别为输入交流电压的幅值和角频率。
[0029] 那么输入电压整流后的电压为
[0030] Vg=Vm?Isin? 11 (2)
[0031] 在一个开关周期内，电感电流峰值ii^b_pk为
[0032]
【主权项】
1. 一种最优频率变化范围的CRMBuckPFC变换器，其特征在于，包括主功率电路（I) 和控制电路，所述主功率电路（1)包括输入电压源vin、EMI滤波器、二极管整流电路RB、开 关管Qb、二极管Db、电感Lb、滤波电容C。和负载Ru，其中输入电压源Vin与EMI滤波器的输入 端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路RB的输入端口连接，二极管整流电路 RB的输出负极为参考电位零点，二极管整流电路RB的输出正极与开关管Qb的一端连接，开 关管Qb另一端分别接入电感Lb的一端和二极管Db的阴极，电感Lb的另一端