开关电源产品，对电网带来严重的污染，主要包括电流谐波较大，输入功率因数低，为了抑制这一现象，提出了相应的谐波标准，如开关电源产品，当功率在75W以上时都要满足谐波标准，在这一标准的要求下，BOOST PFC开始大放异彩:

一.对于上图：

1.功率因素变差的原因是什么？?是因整流桥吗？

a.应该归结为BUS电容电压，是因有BUS电容的电压平台才使输入电

流变成窄脉冲了；

b.如果没有BUS电容,经过全波整流后还可以保持单位功率因数输

入；

二.怎么才能改善输入功率因数？

1.我们想到BOOST电路或其他拓扑结构，BOOST本身是DC/DC变换器，我们反用之活用之。

2.输入功率因素变差的根本原因是AC整流电压和电容电压出现了压差；

3.这个压差我们用BOOST电路来产生和连通，使整流桥感受不到这个压差的存在，来保持输入的单位功率因数。

三.接下来的问题是我们怎样来控制BOOST的开关管来实现？

1.使输出的BUS电压稳定在一个值：

采用如图中的红框所示的方式，即让你的电压和一个固定的精准电压进行比较，得到静态工作点的稳态值，可以在加上PID进行的调节，这点大家都很清楚了。

*2.重要的是如何让输入电流和电压同步正弦？

a.当然最简单的方法就是把输入电压采样过来(当然要整流后的正馒头波了）

,做为电流的参考信号。

3.对于上边的两方面如何一起做到？

乘，乘法器来做乘后,做为外部电压环的反馈信号来给开关管的内部电流环；

来实现电流跟随电压的目的。

4. 内环和外环有什么要求？

内环要快，外环要慢，快慢之差，要让电流内环感到外部电压参考就是一个衡量。

5.当然这后边有更深层的东西，电压环要慢到克服市电工频的影响；开关管最好别快得让开关频率跑到EMI的测试范围中。

四：剩下的该进一步探讨BOOST本身的问题了：

1.工作模式，与影响的负载和电感的关系应怎样理解（后续再简述）

a.CCM

b.CriCM(BCM)

c.DCM

五：接着谈BOOST电路：

BOOST电路的三种工作模式：

1.

为CCM工作模式；

2.

为BCM工作模式；

3.

为DCM工作模式;

其中，K=2Lfs/R 为和负载相关的参数；所以：

a.低压输入，重载，会更容易跑到连续模式；

b.高压输入，轻载，会更容易跑到断续模式；

而电感同样:

a.如果想完全工作在CCM模式必须足够大;

b.完全工作在断续模式必须足够小;

事实上：

我们希望工作连续模式，允许小范围工作断续模式，这样比较好处理。

六.BOOST的控制:

1.

（1）DCM

输入电流自动跟踪输入电压，控制简单，仅需一个电压环，成本低，电感量小，主管ZCS，续流管无反向恢复问题 ,适合小功率用电设备。

（2）BCM

一般采用变频控制，在固定功率开关管开启时间的条件下，调整开关管的关断时间，使电感始终处于临界导电模式，可获得单位功率因数，适用于中小功率场合。开关频率不固定（变频），功率管导通时间固定。

（3）CCM

电感电流连续时可以选择多种控制方法，如：峰值电流控制、滞环电流控制、平均电流控制等，适用于大功率场合，开关频率可以恒定（如峰值电流控制等（定频）），也可以变化（如滞环控制（变频））。

2. 控制方法(CCM)：

(1）峰值电流控制：

a.当电感电流达到电流基准以前，开关一直处于导通的状态

b.电流基准是由全波整流电压的采样值与电压环误差放大器的输出

乘积决定的，一旦当电感电流达到电流基准，经比较器输出一关断信号，使开关管截止

c.以后由定频时钟再次开通开关，如此进行周期性变化

d.电感电流的峰值包络线跟踪整流电压Vdc的波形，使输入电流与输

入电压同相位，并接近正弦波

峰值电流控制的优点是实现容易，缺点是其占空比变化较大。在占空比>50%时，电流环会产生次谐波振荡现象，这种现象常出现在恒频PWM DC/DC变换器中，因此，这个电路中也会发生这种现象。为了克服这一现象，必须在比较器的输人端加一斜坡补偿。

（2）平均值电流控制：

a.主电路的输出电压Vo和基准电压Vref比较后，输入给电压误差放大器Vea，整流电压Vac检测值和Vea 的输出电压信号共同加到乘法器的输入端，再除以前馈电压的平方，乘法器的输出则作为电流反馈控制的基准信号。

b.储能电感电流信号与电流基准信号比较做差后，再经过PI调节器，与载波交截，产生PWM波以控制开关管的通断，从而使即电感电流IL的平均值跟踪基准，从而使输入电流波形与输入电压的波形基本一致，使电流谐波大为减少，提高了输入端的功率因数.开关频率由载波频率决定（一般定频）。

（3）

a. 电压外环的作用是为滞环控制单元提供瞬时电流参考信号，作为滞

环逻辑控制器的输入

b.所检测的输入电压经分压后，产生两个基准电流：上限值与下限值

c.当电感电流达基准下限值时，开关管导通，电感电流上升，当电感

电流达基准上限值时，开关管关断，电感电流下降

d.电流滞环宽度决定了电流纹波大小.开关频率由环宽决定（变频）

七.CCM和DCM之间的BCM为例以示列来谈电感值的求取:

八．再谈DCM模式变频控制的Ton：

（1）假定在稳态条件下，在一个开关周期内，开关管的导通时间为Ton，输入电压为Uin，电感电流为I;电感电流峰值为Imax，感量为L，电感电流达到峰值时，对应的电压ui。则在开关导通期间，有：

2）什么情况？

如果输入周期内各开关周期的占空比近似不变时，电感电流的峰值与输入电压成正比，反之也成立。大家不感到这很有意思吗? 变频控制，导通时间竟然是个常量。

三.接下来的问题是我们怎样来控制BOOST的开关管来实现？

1.使输出的BUS电压稳定在一个值：

采用如图中的红框所示的方式，即让你的电压和一个固定的精准电压进行比较，得到静态工作点的稳态值，可以在加上PID进行的调节，这点大家都很清楚了。

*2.重要的是如何让输入电流和电压同步正弦？

a.当然最简单的方法就是把输入电压采样过来(当然要整流后的正馒头波了）,做为电流的参考信号。

3.对于上边的两方面如何一起做到？乘法器来做乘后,做为外部电压环

的反馈信号来给开关管的内部电流环； 来实现电流跟随电压的目

的。

4. 内环和外环有什么要求？

内环要快，外环要慢，快慢之差，要让电流内环感到外部电压参考就是一个衡量。

5.当然这后边有更深层的东西，电压环要慢到克服市电工频的影响；

开关管最好别快得让开关频率跑到EMI的测试范围中。

四：剩下的该进一步探讨BOOST本身的问题了：

1.工作模式，与影响的负载和电感的关系应怎样理解（后续再简述）

a.CCM

b.CriCM(BCM)

c.DCM

一.现在BOOST和PFC几乎化等号了，说明采用BOOST进行PFC开始就采用且已相当流行和普遍； 同时BOOST电路也是因安规谐波要求和PFC而大放异彩；但事实上并不是只有BOOST可以， 很多拓扑结构都可以实现这样的功能；关键在于是否容易实现和控制，人们都感到完成PFC采用BOOST最好实现和控制。

二.

1.从上图我们可以看出BOOST的几个特性:

a.输出电压高于输入电压；

**2.输入电流连续；b.输出电流断续；

c.开关管驱动不用隔离；

2.从上图我们可以看出Buck的几个特性；

a.输出电压低于输入电压；

b.输出电流连续；

**c.输入电流断续

d.一般开关管驱动用隔离；

3.从1与2可以看出，BOOST电路做PFC具有天生的优势，因为输入电流连续，正是我们需要的可以和电网有很好的亲和，同时电流连续，令人头痛的EMI也容易处理； 而Buck电路和负载亲和得很好。

三.

1.Buck PFC:

2.BOOST电路，做为升压的经典拓扑，电路本身要求，输出电压一定要高于输入电压才可以正常工作； 所以我们采用BOOST电路来做PFC,母线BUS电压都在380-400V，这样的高压有时会给我们的设计带来了很多麻烦；

3.尤其是在一般的AC/DC中，比如充电器和Adapter等，我们都么希望母线是低电压呀，这样我们的开关管和设计将变得容易

，也不会出现因过压而产生的问题。同时，没有了中间的泵升和再降，效率也会提高。为什么不采用Buck电路来做PFC那？

4.如上图，因BUCK电路要实现PFC要工作在这样纷繁交互的模式中,需要每个阶段都良好的控制，有挑战和难度；

好用，管用，是产品设计的追求。

5.但是工程师没有停止这样的尝试，电源工程师和IC工程师，都在为用Buck来做PFC和相应的芯片控制芯片而努力，并且已经

取得了成果。已有产品问世，只不过很少出现在市场上。相信很快，这

项技术就会被研究和掌握，产品也会相继出现。

五：接着谈BOOST电路：

BOOST电路的三种工作模式：

1.

为CCM工作模式；

2.

为BCM工作模式；

3.

为DCM工作模式;

其中，K=2Lfs/R 为和负载相关的参数；所以：

a.低压输入，重载，会更容易跑到连续模式；

b.高压输入，轻载，会更容易跑到断续模式；

而电感同样:

a.如果想完全工作在CCM模式必须足够大;

b.完全工作在断续模式必须足够小;

事实上：

我们希望工作连续模式，允许小范围工作断续模式，这样比较好处理六.BOOST的控制:

1.

（1）DCM

输入电流自动跟踪输入电压，控制简单，仅需一个电压环，成本低，电感量小，主管ZCS，续流管无反向恢复问题 ,适合小功率用电设备。

（2）BCM

一般采用变频控制，在固定功率开关管开启时间的条件下，调整开关管的关断时间，使电感始终处于临界导电模式，可获得单位功率因数，适用于中小功率场合。开关频率不固定（变频），功率管导通时间固定。

（3）CCM

电感电流连续时可以选择多种控制方法，如：峰值电流控制、滞环电流控制、平均电流控制等，适用于大功率场合，开关频率可以恒定（如峰值电流控制等（定频）），也可以变化（如滞环控制（变频））。

2. 控制方法：

(1）峰值电流控制：

a.当电感电流达到电流基准以前，开关一直处于导通的状态

b.电流基准是由全波整流电压的采样值与电压环误差放大器

的输出乘积决定的，一旦当电感电流达到电流基准，经比较器输出一关断信号，使开关管截止c.以后由定频时钟再次开通开关，如此进行周期性变化

d.电感电流的峰值包络线跟踪整流电压Vdc的波形，使输入

电流与输入电压同相位，并接近正弦波

峰值电流控制的优点是实现容易，缺点是其占空比变化较大。在占空比>50%时，电流环会产生次谐波振荡现象，这种现象常出现在恒频PWM DC/DC变换器中，因此，这个电路中也会发生这种现象。为了克服这一现象，必须在比较器的输人端加一斜坡补偿。

（2）平均值电流控制：

主电路的输出电压Vo和基准电压Vref比较后，输入给电压误差放大器Vea，整流电压Vac检测值和Vea 的输出电压信号共同加到乘法器的输入端，再除以前馈电压的平方，乘法器的输出则作为电流反馈控制的基准信号。储能电感电流信号与电流基准信号比较做差后，再经过PI调节器，与载波交截，产生PWM 波以控制开关管的通断，从而使即电感电流IL的平均值跟踪基准，从而使输入电流波形与输入电压的波形基本一致，使电流谐波大为减少，提高了输入端的功率因数.开关频率由载波频率决定（一般定频）。

（3）

a.

a.电压外环的作用是为滞环控制单元提供瞬时电流参考信号，作为滞环逻辑控制器的输入

b.所检测的输入电压经分压后，产生两个基准电流：上限值

与下限值

c.当电感电流达基准下限值时，开关管导通，电感电流上

升，当电感电流达基准上限值时，开关管关断，电感电流下降。

d.电流滞环宽度决定了电流纹波大小.开关频率由环宽决定

（变频）

七.CCM和DCM之间的BCM为例以示列来谈电感值的求取:

八．再谈DCM模式变频控制的Ton：

（1）假定在稳态条件下，在一个开关周期内，开关管的导通时间为Ton，输入电压为Uin，电感电流为I;电感电流峰值为Imax，感量为L，电感电流达到峰值时，对应的电压ui。则在

开关导通期间，有：

2）什么情况？

如果输入周期内各开关周期的占空比近似不变时，电感电流的峰值与输入电压成正比，反之也成立。大家不感到这很有意思吗?变频控制，导通时间竟然是个常量。

关于PF变差的原因，我个人的理解再解释一下:

1.电流之所以不好的原因是因桥中的二极管没有在整个周期内导通;

2.而二极管截至的原因是因有反向的电压作用于二极管，二极管因阴

极电压比阳极电压高了而停止导通了；

3.我们目的是再创造一个电压，作用于二极管上，使二极管在全范围

内正向导通。

4.最后问题似乎还是归结为二极管是什么导致二极管截至，从而我讲

归根于BUS电压平台的问题；只有输入电压大于这个平台电压二极管才有机会导通。下载本文