恒定开关频率的CRM Flyback PFC变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电能变换装置的交流-直流变换器领域，特别是一种恒定开关频率的 CRM Flyback PFC 变换器。
【背景技术】
[0002] 功率因数校正（Power Factor Correction, PFC)变换器可以减小输入电流谐波， 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。因此，有源功率因数校正 (active power factor correction, APFC)技术获得越来越广泛的应用。
[0003] 有源PFC变换器可以采用多种电路拓和控制方法，其中Flyback PFC变换器是 最常用的几种APFC变换器之一。根据反激PFC变换器开关管关断期间内副边二极管电 流是否持续导通，可将其分为三种工作模式，即电感电流连续模式（Continuous Current Mode, CCM)，电感电流临界连续模式（Critical Continuous Current Mode, CRM)，电感电流 断续模式（^Discontinuous Current Mode, DCM)〇
[0004] CRM Flyback PFC变换器一般应用于中小功率场合，其优点是成本低、结构简单、 具有输入和输出隔离、开关管损耗低等。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恒定开关频率的CRM Flyback PFC变换器，采用变导 通时间控制，使得工频周期内开关频率为恒定值。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种恒定开关频率的CRM Flyback PFC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vin、EMI滤波器、二极管 整流电路RB、变压器、开关管Q b、二极管Db、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的输出正极与变压器 的绕组N p的异名端连接，变压器T i的绕组N p的同名端接入开关管Q b的漏极，开关管Q b 的源极与参考电位零点连接，变压器的绕组N 2的异名端与参考电位零点连接，变压器T 1 的绕组Ns的同名端与二极管D b的阳极连接，二极管D b的阴极分别与滤波电容C。的一端和 负载Ru的一端连接，滤波电容C。的另一端和负载R u的另一端均连接参考电位零点，负载 Rw两端的电压为输出电压V。；
[0007] 所述的控制电路包括辅助绕组整流电路、CRM驱动信号生成电路、第一分压跟随电 路、第二分压跟随电路、加法电路、乘法器和原边反馈误差调节电路，其中主电路变压器 的绕组N z的同名端分别与辅助绕组整流电路的输入端和CRM驱动信号生成电路的输入端 连接，辅助绕组整流电路的输出端A分别与第一分压跟随电路的一个输入端和原边反馈误 差调节电路的一个输入端连接，CRM驱动信号生成电路的输出端与开关管Q b的门极连接，第 一分压跟随电路的输出端B分别与加法电路的一个输入端和乘法器的第一输入端vx连接， 第二分压跟随电路的输出端C与加法电路的一个输入端连接，加法电路的输出端D与乘法 器的第三输入端vz连接，乘法器的输出端v p接入CRM驱动信号生成电路的输入端，原边反 馈误差调节电路的输出端与乘法器的第二输入端vy连接。
[0008] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1)将工频周期内变化的开关频率变为 恒定的开关频率，在90VAC、175VAC、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. 33、3. 58、4. 89降至1 ;(2)输出电压纹波减小，在90VAC、175VAC、 265VAC输入电压下，输出电压纹波分别降至原先的81. 8%、73. 0%、65. 8%。
【附图说明】：
[0009]图1是Flyback PFC变换器主电路示意图。
[0010] 图2是CRM Flyback PFC变换器的电感电流波形图。
[0011] 图3是变导通时间控制时开关频率随输入电压的变化曲线图。
[0012] 图4是两种控制方式下PF值与Vm的关系曲线图。
[0013]图5是3、5、7、9次谐波及其标准限值与输入电压的关系曲线图，其中（a) 3次谐波 及其标准限值与输入电压的关系曲线，（b) 5次谐波及其标准限值与输入电压的关系曲线， (c)7次谐波及其标准限值与输入电压的关系曲线，（d)9次谐波及其标准限值与输入电压 的关系曲线。
[0014] 图6是不同输入电压下的临界电感值变化曲线图。
[0015] 图7是fs在半个工频周期内的变化曲线图，其中（a)定导通时间控制，（b)变导 通时间控制。
[0016] 图8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。
[0017]图9是两种控制方式下瞬时输入功率标幺值在半个工频周期内的变化曲线图。
[0018] 图10是两种控制方式下输出纹波之比的变化曲线图。
[0019] 图11是本发明恒定开关频率的CRM Flyback PFC变换器的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 1 CRM Flyback PFC变换器的工作原理
[0021] 图1是Flyback PFC变换器主电路。
[0022] 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。
[0023] 不失一般性，定义输入交流电压的表达式为
[0024] vin= Vmsin?t (1)
[0025] 其中和《分别为输入交流电压的幅值和角频率。
[0026] 那么输入整流后的电压为
[0027] vg= Vm|sin?t (2)
[0028]图2为一个开关周期内变换器的电感电流波形。当开关管Qb导通时，二极管Db截 止，原边电感Lp两端的电压为vg，其电流&由零开始以v /、的斜率线性上升，那么丨^的 峰值为
【主权项】
1. 一种恒定开关频率的CRMFlybackPFC