[发明专利]一种升压型功率因数校正变换器及其校正变换方法

权利要求书

1.一种升压型功率因数校正变换器，其特征在于，包括单相升压有源Boost型开关变换器功率级的主拓扑结构、第一AD采样转换器、第二AD采样转换器、数字控制器和数字脉宽调制器，其中：所述第一AD采样转换器用于采集主拓扑结构的电感电流，转换成数字信号；所述第二AD采样转换器用于采集主拓扑结构的输出电压，转换成数字信号；所述数字控制器根据参考电压、输出电压和电感电流确定占空比信号；所述数字脉宽调制器根据占空比信号确定相应的驱动信号，驱动功率级主拓扑结构改变功率管的开关状态，以调节输出电压值。

2.根据权利要求1所述的升压型功率因数校正变换器，其特征在于，所述主拓扑结构包括EMI低通滤波器、整流电路、电感L、电容C、二级管D、功率开关管Q、负载电阻R、第三采样电阻R3和第四采样电阻R4，其中，所述功率管Q的漏极接二级管D的正向导通端和电感L的一端，所述二级管D的反向截止端接电容C、负载电阻R和第四采样电阻R4的一端，所述第四采样电阻的另一端接第三采样电阻R3的一端和第二AD采样转换器，所述第三采样电阻R3、电容C和负载电阻R的另一端及功率管Q的源极接地；所述电感L的另一端接整流电路的输出端和第一AD采样转换器；所述整流电路通过EMI低通滤波器接交流源；所述功率管Q的栅极接数字脉宽调制器。

3.根据权利要求1所述的升压型功率因数校正变换器，其特征在于，所述数字控制器包括一个加法器单元、一个控制算法单元，其中加法器单元的两个输入端分别接参考电压源和第二AD采样转换器，输出端接控制算法单元的一个输入端；所述控制算法单元的另一输入端接第二AD采样转换器，输出端接数字脉宽调制器。

4.一种升压型功率因数校正变换方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、第一AD采样转换器采集主拓扑结构的电感电流，第二AD采样转换器采集主拓扑结构的输出电压；

步骤2、加法器将采集的输出电压与参考电压进行比较，得到两者误差值；

步骤3、控制算法单元对误差值进行PI控制，确定预期的输出电压；

步骤4、控制算法单元根据预期的输出电压和电感电流，确定占空比信号；

步骤5、DPWM单元根据占空比信号，输出相应的驱动信号传输至功率管；

步骤6、循环步骤1-5，直至输出电压达到期望值。

5.根据权利要求4所述的升压型功率因数校正变换方法，其特征在于，步骤2确定预期的输出电压的公式为：

v_m[k]＝v_m[k-1]+k_pe_v[k]+k_ie_v[k-1]

式中，v_m[k]表示第k个开关周期预期的输出电压，e_v[k]和e_v[k-1]分别表示第k和K-1个开关周期中，参考电压和输出电压之间的误差值，k_p、k_i表示控制参数。

6.根据权利要求4所述的升压型功率因数校正变换方法，其特征在于，步骤5确定占空比信号的公式为：

式中，d[k]表示第K个开关周期的数字占空比，v_m[k]表示第k个开关周期PI控制确定的预期输出电压，R_d表示PFC变换器的等效电流检测电阻R_d，i_l[k]表示第k个开关周期的电感电流。