一种用于提高图腾柱PFC效率的优化控制方法与流程

本发明涉及前级功率因数校正装置，具体为一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法。

背景技术：

1、图腾柱结构的功率因数校正装置(pfc)已经广泛应用于电源的前级，pfc可以强制输入电流相位跟随输入电压相位，使任何电负载看起来像一个电阻器，保持网侧功率因数为1。图腾柱pfc因其使用较少的器件、较低的传导损耗，较高的效率而受到了广泛的关注。基于gan(氮化镓)基的pfc通常情况下运行在连续导通模式(ccm)下，ccm模式下高频管无法实现零电流关断(zcs)，但是在控制方法合理的情况下，却可以实现零电压开通(zvs),并将开关损耗和通态损耗各自降为较低水平，提高pfc的整体效率，同时降低发热利于优化散热设计。

2、传统的控制方法将高频管的死区时间设置为一个固定值，死区时间太小，会造成电流较小时无法实现零电压开通(zvs)，增加开关损耗，而死区时间太大，由于gan器件没有体二极管，未施加触发脉冲情况下通态压降非常大(可达几伏)，这又会造成非常大的通态损耗。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，根据gan器件的自有特性，建立控制脉冲的死区控制模型，使得在输入正弦电流全域内，gan器件正好能够实现零电压开通，又将通态损耗降至最低，最大限度减少损耗，提高效率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，包括二极管q1、二极管q2、二极管q3及二极管q4，二极管q1连接二极管q2、二极管q3，二极管q2连接二极管q4，二极管q3连接二极管q4；

4、其控制方法包括如下步骤：

5、(1)当二极管q4打开时，此时二极管q4vds为0，q3管vds为udc，t1时刻二极管q4门极电压vgs_q4降为低电平；

6、(2)当二极管q4开始关断时，二极管q3尚未施加触发脉冲，二极管q3结电容coss_q3上的电压为udc；

7、此时开始通过实线电流进行放电，直至结电容coss_q3上的电压放电将至最低，进入t2时刻；

8、(3)进入t2时刻时，给二极管q3触发脉冲，使得vgs_q3为高电平，则实现二极管q3的zvs开通；

9、(4)如步骤(3)中，未给二极管q3的触发脉冲，则二极管q3没有实现zvs；

10、(5)如步骤(3)中，在进入t2时刻之前，给二极管q3触发脉冲，则二极管q3没有实现zvs开通。

11、进一步，所述步骤(2)中二极管q3尚未施加触发脉冲时，电感电流开始方向转变。

12、进一步，所述步骤(3)中结电容coss_q3上的电压放电最低为0。

13、进一步，所述步骤(5)中，在进入t2时刻之后，给二极管q3触发脉冲，则电流会流过未触发的gan器件二极管q3。

14、进一步，最优死区时间的长短，取决于结电容coss_q3的放电时间，电容的放电时间，与电压和容值成正比，与放电电流成反比。

15、进一步，公式表示为：

16、

17、k为系数；

18、udc为直流电压；

19、coss为gan器件的结电容；

20、il为电感的电流。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、解决了传统的固定死区控制方法，死区过大会造成非常大的通态损耗，而死区时间过小又无法实现zvs，无法实现效率最优控制，从而利用而浮动死区控制方法可完美解决这个问题；

23、根据死区控制模型，控制死区跟随电流的变化而不断调整，使得通态损耗和开关损耗都降至最低，降低损耗，提高效率。

技术特征：

1.一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，其特征在于，包括二极管q1、二极管q2、二极管q3及二极管q4，二极管q1连接二极管q2、二极管q3，二极管q2连接二极管q4，二极管q3连接二极管q4；

2.如权利要求1所述的一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中二极管q3尚未施加触发脉冲时，电感电流开始方向转变。

3.如权利要求1所述的一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中结电容coss_q3上的电压放电最低为0。

4.如权利要求1所述的一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在进入t2时刻之后，给二极管q3触发脉冲，则电流会流过未触发的gan器件二极管q3。

5.如权利要求1所述的一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，其特征在于，最优死区时间的长短，取决于结电容coss_q3的放电时间，电容的放电时间，与电压和容值成正比，与放电电流成反比。

6.如权利要求5所述的一种用于提高图腾柱pfc效率的优化控制方法，其特征在于，公式表示为：

技术总结
本发明公开了一种用于提高图腾柱PFC效率的优化控制方法，包括二极管Q1、二极管Q2、二极管Q3及二极管Q4，其控制方法包括如下步骤：当二极管Q4打开时，此时二极管Q4V<subgt;DS</subgt;为0，Q3管VDS为U<subgt;dc</subgt;，t1时刻二极管Q4门极电压V<subgt;GS_Q4</subgt;降为低电平；当二极管Q4开始关断时，二极管Q3尚未施加触发脉冲，二极管Q3结电容C<subgt;OSS_Q3</subgt;上的电压为U<subgt;dc</subgt;；进入t2时刻时，给二极管Q3触发脉冲，使得V<subgt;GS_Q3</subgt;为高电平，则实现二极管Q3的ZVS开通；如步骤(3)中，未给二极管Q3的触发脉冲，则二极管Q3没有实现ZVS；如步骤(3)中，在进入t2时刻之前，给二极管Q3触发脉冲，则二极管Q3没有实现ZVS开通。

技术研发人员：郑旺
受保护的技术使用者：徐州金沙江半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13