[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

说明书

本发明公开了一种升压型功率因数校正变换器及其校正变换方法。该功率因数校正变换器包括单相升压有源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。本发明简化了控制电路结构和控制算法，提高了功率因素和输出电压的稳定性。

技术领域

本发明涉及功率因数校正技术，尤其涉及一种升压型功率因数校正变换器及其校正变换方法。

背景技术

计算机开关电源是电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，因此需要功率因数(PFC)校正。传统方法通过模拟的PFC电路，提高电源的功率校正因数。随着高速、链家数字信号处理器(DSP)的出现，数字PFC控制技术已成为发展的趋势。

现有的数字PFC控制采用双环路控制，首先采集输入电压、输出电压、电感电流的数字信号，将采样后的输出电压与参考电压送入电压外环进行PI调节，外环输出结合输入电压生成电流内环路的参考电流值，然后将电感电流与参考电流值送入电流内环进行PI调节，结合三角波信号产生开关信号的占空比，驱动功率管开关改变状态。上述数字控制器需要三个A/D采样转换器和两个PI控制器，搭建成本过高，并且在每个开关周期内需要采样和转换三个信号，执行两个数字控制环路，控制算法较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种升压型功率因数校正变换器及其校正变换方法，降低了搭建成本和控制算法的复杂度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种升压型功率因数校正变换器，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。

一种升压型功率因数校正变换方法，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，以调节输出电压值；

步骤6、循环步骤1-5，直至输出电压达到期望值。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明简化了控制电路结构，降低了电路成本，仅需两个A/D采样变换器配合一条电压控制环路即可实现功率因数校正；2)本发明简化了控制算法，减轻了数字控制器的计算负担，缩短了开发周期，降低了对于数字控制器性能的要求；3)本发明控制电路设置输入电感，降低了对输入滤波器设计的要求，在降低高频噪声的同时，能够防止电网带来的高频瞬态冲击；4)本发明采用单相升压有源Boost型开关变换器功率级主拓扑结构，开关管的源极电位为零，能够避免出现悬浮电压的情况，降低了开关器件的应力。

附图说明

图1为现有技术中典型的升压型功率因数校正变换器的电路框图。