不檢測(cè)輸入電壓可以實(shí)現(xiàn)“功率系數(shù)校正”嗎

功率系數(shù)校正（PFC）強(qiáng)制輸入電流跟隨輸入電壓（V_IN），使所有電氣負(fù)載像電阻一樣。這一過(guò)程需要檢測(cè)輸入電壓，根據(jù)檢測(cè)調(diào)整電流基準(zhǔn)。電流環(huán)會(huì)按該電流基準(zhǔn)調(diào)整輸入電流。這稱作平均電流模式控制，如圖1所示。

圖 1：PFC平均電流模式控制

市場(chǎng)上有許多低總諧波失真（THD）商業(yè)PFC控制器使用這種平均電流控制算法。然而，這些PFC控制器需要一個(gè)專用引腳來(lái)檢測(cè)V_IN，需要精密模擬乘法器用于調(diào)整電流基準(zhǔn)。

另一個(gè)PFC控制算法近來(lái)十分流行，該方法不需要檢測(cè)V_IN，但是仍然可以提供平均電流模式控制。TI的UCC28180就屬于這一類產(chǎn)品。因?yàn)椴皇褂肰_IN檢測(cè)引腳和精密模擬乘法器，UCC28180的封裝更小，從而降低了系統(tǒng)成本，而且使用非常簡(jiǎn)便。

但是，當(dāng)我們把UCC28180介紹給設(shè)計(jì)者時(shí)，很多時(shí)候得到的第一反應(yīng)是：“什么？不檢測(cè)V_IN？那是如何工作的？”本文將嘗試回答這一問(wèn)題。

圖2為UCC28180使用的算法。低帶寬電壓環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓。測(cè)量的輸入電壓為V_Iin，鋸齒波電壓為V_ramp。V_ramp大小與電壓環(huán)輸出成正比。由于PFC采用升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸入電壓信息已經(jīng)存在，但是被隱藏了。圖2所示的控制算法使用了隱藏信息。

圖 2：不檢測(cè)V_IN的PFC

PWM輸出信號(hào)由內(nèi)部時(shí)鐘觸發(fā)，在開(kāi)關(guān)周期初期總是從低電平開(kāi)始，如圖3所示。PWM輸出保持低電平，直到線性上升的V_ramp與V_in電壓相交。該V_ramp/V_in的交點(diǎn)決定了開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間t_OFF。

圖 3：PWM發(fā)生器

圖3中：

其中T是開(kāi)關(guān)周期。對(duì)于以連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）運(yùn)行的升壓轉(zhuǎn)換器：

結(jié)合公式1和2可以得到公式3：

輸出電壓V_OUT在穩(wěn)定狀態(tài)下是常數(shù)。因?yàn)镻FC的電壓環(huán)非常慢，V_ramp在穩(wěn)定狀態(tài)下也是常數(shù)因此，輸入電流僅與V_IN成正比。如果V_IN為正弦，那么輸入電流也必須是正弦的，以實(shí)現(xiàn)良好的PFC。這看起來(lái)像變魔術(shù)一樣，不是嗎？

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其他信息：

• 使用UCC28180開(kāi)始設(shè)計(jì)：
• 230V，400W，效率為92%的電池充電器w/PFC與用于36V電源工具的LLC參考設(shè)計(jì)
• 230V，3.5kW，效率＞98%，優(yōu)化材料清單和尺寸的PFC參考設(shè)計(jì)
• 用于變頻驅(qū)動(dòng)的230V, 900W,效率為98%的PFC參考設(shè)計(jì)。
• 了解UCC28051,UCC28063,UCC28019A和UCC28070
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審核編輯：符乾江