一种具有均流控制模块的ＰＦＣ电路及其均流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种具有均流控制模块的ＰＦＣ电路，包括第一升压电路、第二升压电路和均流控制模块，该均流控制模块包括依次联接的采样单元、差值运算单元、比例积分单元和占空比调节单元，主要利用比例积分运算实现一个开关周期内电感电流平均值的均流；本发明专利技术还公开了一种用于以上ＰＦＣ电路的平均电流控制方法，其包括以下步骤：Ａ．产生一个参考电流的步骤；Ｂ．采样电流并进行差值运算得到两并联支路电感电流差值的步骤；Ｃ．通过运算生成第一升压电路的控制信号一的步骤；Ｄ．通过运算生成第二升压电路的控制信号二的步骤；Ｅ．通过占空比调节得到两路占空比的步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PFC (Power Factor Correction功率因数校正)电路，尤其 涉及一种具有均流控制模块的两路并联升压式PFC电路及其均流控制方 法。技术背景随着电源功率等级的提高，传统的单相升压PFC电路已经不适合用于 大功率电源前端整流电路。在大电流、高功率的应用场合，常采用多路并 联的Boost型PFC电路。由于交错的多路并联Boost型PFC电路具有输入 电流和输出电流纹波小，支路功率等级小等特点，在中、大功率电源中得 到越来越广泛的应用。多路并联的Boost型PFC电路既要保证总的输入电 流与整流电压同相位，也需满足每条支路的电感电流均流的要求。在电感 电流连续工作模式下，由于其控制原理及功率支路之间元器件的离散性， 通常会造成每条支路电感电流不均流。如果不加入任何均流措施，则支路 之间的电感电流平均值将不相等。这样不仅增大了每条支路所留的功率裕 量，也使系统的可靠性大大降低。交错并联PFC电路常采用闭环控制以实 现对两路电感电流的均流控制。在美国专利申请US20050036337A1中声明了一种交错PFC电路的平 均电流控制方法，如图1所示。电路中两个控制芯片UC3854 (1、 2)共 用一个UC3854的电压环产生的参考电流IMUL，分别反馈两路电感电流 (iLl、 iL2)进入各自电流环进行平均电流控制。这种控制方式由于使用 相同的参考电流，两条支路能独立实现平均电流控制，两条支路开关占空 比独立调节，实现了两路电感电流的均流。但是这种控制方式采用两个 UC3854实现，需外加数字脉冲信号来控制两个UC385^占空比的180度 的相位差，硬件电路较为复杂。在文章《A DSP based Digitally Controlled Interleaved PFC Converter》(Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2005. APEC 2005, Twentieth Annual IEEE， Publication Date: 6-10 March 2005, Volume: 1, On page(s): 648- 654 Vol. 1, ISBN: 0-7803-8975-1, INSPEC Accession Number: 8538829)中，介绍了一种DSP (Digital SignalProcessor数字信号处理器)实现的新的平均电流控制方法，如图2所示。 电路检测总的输入电流对第一支路和第二支路进行平均电流控制；再对几 个工频周期内的两路开关电流平均值的差值进行PI (Proportional Integral 比例积分)调节，以补偿第二支路占空比信号。这种控制方法通过检测开 关管的内阻来检测开关电流，开关管内阻易受器件差异性及温度的影响， 使得电感电流均流特性并不好。而且这种控制方式采集的开关电流信号只 是反映了开关导通时间内的电感电流信号，并不能反映两路完整的电感电 流信号，电感电流平均值在开关周期内并不能实现真正意义上的均流。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有均流控制电路及方法使得PFC电路的硬件电路 复杂以及电感电流的均流特性不好或不能实现真正意义上的均流的不足， 提出了一种具有均流控制模块的交错并联升压式PFC电路及其均流控制 方法。为解决以上问题，本专利技术提出的具有均流控制模块的交错并联升压式 PFC电路包括第一和第二升压电路，还包括一均流控制模块，该均流控制 模块包括依次联接的采样单元、差值运算单元、比例积分单元和占空比调 节单元；所述采样单元分别与PFC电路的输入端、输出端、第一升压电路 和第二升压电路联接，用于采集PFC电路的输入电压、输出电压、第一升 压电路的电感电流和第二升压电路的电感电流，并通过运算获得参考电流； 所述第一升压电路的电感电流、第二升压电路的电感电流和参考电流经过 所述差值运算单元和比例积分单元的相应的差值运算和比例积分运算可分 别得到用于第一升压电路的第一控制信号和用于第二升压电路的第二控制 信号，所述占空比调节单元用于对所述第一和第二升压电路的占空比信号 进行调节，并使两路占空比信号错开一定角度交错导通。优选的，所述均流控制模块是DSP。所述均流控制中依次联接的采样单元、差值运算单元、比例积分单元 和占空比调节单元还可以分别是差值运算电路、比例积分电路和占空比调 节电路的硬件电路。所述占空比调节单元是分别用于第一和第二升压电路的两个比较寄存 器，该两个比较寄存器中的一个在接收控制信号之前或者之后被相移一定 角度，所述占空比调节模块还可以是外加的分别用于第一和第二升压电路 的两路固定相移的三角波信号。本专利技术的具有均流控制模块的交错并联升压式PFC电路通过采样单 元可避免开关元件及温度等的影响，获得开关周期内准确的电感电流信号， 从而可以保证较好的均流特性，又通过差值积分单元的调节作用可实现开 关周期内两路升压电路的电感电流的平均值相等，从而真正实现了两路升 压支路电感电流的均流。本专利技术实现交错并联升压式PFC电路的均流控制方法包括A.分别采 样PFC电路的输入电压和输出电压，并结合参考电压通过运算产生一个参 考电流；B.分别采样PFC电路中第一升压电路的电感电流、第二升压电 路的电感电流、总电流中至少两者进行差值运算得到两并联支路电感电流 的差值；C.禾U用所述参考电流和所述采样得到的电感电流和/或总电流通 过运算生成第一升压电路的第一控制信号，用于驱动该第一升压电路的开 关；D.再对所述电感电流的差值进行积分运算以获得电压补偿量，并利用 该电压补偿量和第一升压电路的电流环输出通过运算生成第二升压电路的 第二控制信号，用于驱动该第二升压电路的开关；E.利用所述控制信号一 和控制信号二通过占空比调节得到两路占空比，该两路占空比中的一路被 相移一定角度，从而实现两并联支路中电感电流的平均电流控制和交错导 通。优选的，所述差值运算、比例积分计算和占空比的调节通过DSP实现。 所述电感电流的差值运算也可通过差值运算电路或差分电路实现；所 述比例积分运算也可通过比例积分电路实现。所述两路占空比错开一定的角度可以通过将第一控制信号和第二控制 信号送入己经相移一定角度的比较寄存器中得到，或者将第一控制信号和 第二控制信号送入无相移角度的比较寄存器中得到两路占空比后再将其中 一路占空比相移一定角度得到，又或者通过外加两路固定相移的三角波信 号实现。优选的，所述一定的角度是180。相位。本专利技术的平均电流控制方法通过采样PFC电路的输出电压、输入电 压，以及第一升压电路的电感电流、第二升压电路的电感电流和总电流中 至少两者，获得两并联支路的电感电流差值，并对该差值进行积分环节获 得补偿信号，再利用该补偿信号来调节其中一路占空比信号，从而可实现 两路占空比的独立调节，进而可控制稳态时一个开关周期内各支路电感电流的平均值相等，即实现了两路电感电流的平均电流控制。因为该控制方 法的采样电流能够准确反映整个开关周期内的电感电流信号，所以其均流 特性好，且可以实现开关周期内的真正均流。 附图说明图1是申请号为CN03157759.8的专利申请文件所公开的一种平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于交错并联升压式ＰＦＣ电路的均流控制方法，其特征在于包括以下步骤：Ａ．分别采样ＰＦＣ电路的输入电压和输出电压，并结合参考电压通过运算产生一个参考电流；Ｂ．分别采样ＰＦＣ电路中第一升压电路的电感电流、第二升压电路的电感电流、总电流中至少两者进行差值运算得到两并联支路电感电流的差值；Ｃ．利用所述参考电流和所述采样得到的电感电流和／或总电流通过运算生成第一升压电路的第一控制信号，用于驱动该第一升压电路的开关；Ｄ．再对所述两并联支路电感电流的差值进行积分运算以获得电压补偿量，并利用所述电压补偿量和第一升压电路的第一控制信号通过运算生成第二升压电路的第二控制信号，用于驱动该第二升压电路的开关；Ｅ．利用所述第一控制信号和第二控制信号通过占空比调节得到两路占空比，所述两路占空比中的一路被相移一定角度，从而实现两并联支路中电感电流的平均电流控制和交错导通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李茂华，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]