本发明涉及频率调制技术领域，具体地说是一种提升pfc效率的频率调制装置及方法。
背景技术：
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管导通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(pwm)控制ic和mosfet构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断创新。
目前开关型电源拓扑因功耗小，转换效率高，体积小重量轻，稳压范围宽等特点被广泛应用到几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
但开关电源存在较为严重的开关干扰，由开关电源内部的功率mosfet工作在开关状态，它产生的交流脉冲电压和电流通过电路中的其他器件产生尖峰干扰和谐波干扰，这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作。此外由于开关稳压电源没有工频变压器的隔离，这些干扰会串入工频电网，使附近的其他电子仪器设备和家用电器受到严重干扰。为了提升电源效率，pfc转换效率提升成为电力电子技术研究的重要领域。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提升pfc效率的频率调制装置及方法，用于解决pfc转换效率低的问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种提升pfc效率的频率调制装置，包括开关电源功率级，开关电源功率级的输入端一输入ac电源，开关电源功率级的输出端输出整流后的电压；还包括开关电源控制级；所述开关电源控制级的输入端分别与ac电源和开关电源功率级的输出端相连，所述开关电源控制级的输出端与开关电源功率级的输入端二相连。
进一步地，所述开关电源控制级包括ac信号处理模块、pwm模块和pid模块；所述ac信号处理模块的输入端与ac电源相连，pid模块的输入端与开关电源功率级的输出端相连，pid模块的输出端和ac信号处理模块的输出端均与pwm模块的输入端相连，pwm模块的输出端与开关电源功率级的输入端二相连。
进一步地，所述的ac信号处理模块包括处理电路一和处理电路二；处理电路一包括多个电阻和一个电容；所述的多个电阻相互串联后的一端与ac电源的n线相连，另一端接地；所述的电容与接地端的电阻并联，电容的一端接地，另一端与pwm模块相连；
所述处理电路二的电路结构与处理电路一的电路结构相同；处理电路二的一端与ac电源的l线相连，处理电路二的另一端与pwm模块相连。
进一步地，所述的pwm模块包括dsp芯片。
进一步地，所述的pid模块包括pid电路；所述pid电路的电路结构与处理电路一的电路结构相同。
一种提升pfc效率的频率调制方法，根据所述的装置，引入ac前馈频率调制。
进一步地，ac前馈频率调制的具体方法包括：
将采集到的ac交流电压平均分为256等份，计数256次；
设定周期化变化频率，使开关损耗和磁芯抗饱和度达到最优平衡。
进一步地，所述周期化变化频率具体为：
在过零点输入电流低时pwm频率低；在峰值点输入电流高时pwm频率高。
以上发明内容提供的仅仅是本发明实施例的表述，而不是发明本身。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
引入ac前馈频率调制技术，能提高转换效率和降低pfc电感磁芯饱和度：apfc电路基本原理是将ac输入电流通过有源矫正的方式使其跟随输入电压，即使输入电流变成和输入电压同频同相的正弦波，引入ac前馈频率调制技术后，pwm频率随ac输入做正弦变化，在过零点输入电流低时pwm频率低，可以减少mosfet的开关损耗；在峰值点输入电流高时pwm频率高，可以降低pfc电感和mosfet的峰值电流，降低pfc电感磁芯的饱和度，使开关损耗和磁芯抗饱和度达到最优平衡。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步解释，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为目前的开关电源方框图；
图2为目前开关电源的pwm开关脉冲图；
图3为目前定频pwm的频谱分布图；
图4为本发明实施例的开关电源方框图；
图5为本发明实施例的开关电源电路图；
图6为本发明实施例的开关电源的pwm开关脉冲图；
图7为本发明实施例的pwm的频谱分布图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
为了更清楚的理解本发明，以下是对现有技术的描述。
典型的pwm型开关电源方框图如图1，pwm频率恒定，不随交流输入变化，如图2，emi主要是由pwm开关管的电流或电压对时间的快速变化产生的(di/dt)，其产生由两方面决定：频率和幅度。频率的分布取决于开关频率fs和开关脉冲的上下沿时间tr和tf。对噪声信号进行谐波分析，可得出谐波波形中各次谐波的幅值和相角。各次谐波幅值随频率的分布称为幅密度频谱。在频率f1处，频带宽为δf的谐波幅度为f(f1)δf。周期干扰信号的频谱为离散型，各谱线高度为二次谐波、三次谐波的幅值，各谱线间的距离为基波频率的整数倍。定频pwm开关脉冲产生的谐波干扰能量相对比较集中。其频谱分布如图3。但目前的方案pfc(powerfactorcorrection功率因数)转换效率低和pfc电感磁芯饱和度低。
为了解决上述问题，本发明提供了一种提升pfc效率的频率调制装置，采用ac前馈技术，将采样到的ac交流电压(市电周期t＝20ms)平均分成256等份(计数256次)，根据设定方法周期性变化频率，谐波次数越高，频率分散越大。pwm频率随ac输入做正弦变化，在过零点输入电流低时pwm频率低，可以减少mosfet的开关损耗；在峰值点输入电流高时pwm频率高，可以降低pfc电感和mosfet的峰值电流，降低pfc电感磁芯的饱和度，使开关损耗和磁芯抗饱和度达到最优平衡。如图4和图5所示，包括开关电源功率级，开关电源功率级的输入端一输入ac电源，开关电源功率级的输出端输出整流后的电压；还包括开关电源控制级；开关电源控制级的输入端分别与ac电源和开关电源功率级的输出端相连，开关电源控制级的输出端与开关电源功率级的输入端二相连。
开关电源控制级包括ac信号处理模块、pwm模块和pid模块；ac信号处理模块的输入端与ac电源相连，pid模块的输入端与开关电源功率级的输出端相连，pid模块的输出端和ac信号处理模块的输出端均与pwm模块的输入端相连，pwm模块的输出端与开关电源功率级的输入端二相连。
ac信号处理模块包括处理电路一和处理电路二；处理电路一包括多个电阻和一个电容；多个电阻相互串联后的一端与ac电源的n线相连，另一端接地；电容与接地端的电阻并联，电容的一端接地，另一端与pwm模块相连。
处理电路二的电路结构与处理电路一的电路结构相同；处理电路二的一端与ac电源的l线相连，处理电路二的另一端与pwm模块相连。pid模块包括pid电路；pid电路的电路结构与处理电路一的电路结构相同。pwm模块包括dsp芯片。
一种提升pfc效率的频率调制方法，引入ac前馈频率调制。
将采样到的ac交流电压(市电周期t＝20ms)平均分成256等份(计数256次)。设定在ac电压过零点的初始频率为最小频率fmin＝61khz，在ac电压峰值点为最大频率fmax＝69khz。从过零点开始计时，每t/256＝78.125ns时间改变一次频率。ac电压从0°相位到90°相位的1/4t时间内通过dsp芯片内部计数器计数64次，每次变频频率增加(fmax-fmin)/64＝125hz。此时ac电压在峰值电压90°相位处，开关频率fs增加到69khz。从90°相位处开始计时，每78.125ns改变一次频率,每次变频频率减少125hz。通过dsp芯片内部计数器继续计数64次达到128次，此时ac电压在过零点180°相位处，此处开关频率fs减小到61khz。负半周期重复以上动作，从计数128次到192次频率由61khz逐渐增加到最大频率69khz，从计数192次到256次频率逐渐由69khz减小到最小频率61khz。在下一周期开始的过零点，dsp将计数器内计数256清零，下一周期重复以上动作。从ac电压过零点到峰值点开关频率fs在5ms周期(频率为200hz)内，完成一次从61khz至69khz之间的频率抖动，并周期性地以65khz为中心上下4khz范围内变动。在ac电压过零点频率最低61khz，在ac电压峰值点频率最高69khz，频率分布改变(加多了频率成份),使到本来幅度比较高的几个或几十个频率的能量分散到新成份，如图6。基波频率变化幅值为±4khz，二次谐波为±8khz…，n次谐波为±4nkhz。谐波次数越高，频率分散越大。其频谱分布如图7。实际实验证明，采用ac前馈技术后，噪声信号的准峰值(qp)随频率增加变动不大，下降约2db，而噪声信号的平均值(av)随频率增加下降十分明显，所以频率抖动技术在高频段效果显著。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。