恒定開關(guān)頻率的CRM Flyback PFC變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能變換裝置的交流-直流變換器領(lǐng)域，特別是一種恒定開關(guān)頻率的 CRM Flyback PFC 變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率因數(shù)校正（Power Factor Correction, PFC)變換器可以減小輸入電流諧波， 提高輸入功率因數(shù)，已得到廣泛應(yīng)用。PFC變換器分為有源和無源兩種方式，相對于無源方 式來說，有源方式具有輸入功率因數(shù)高、體積小、成本低等優(yōu)點。因此，有源功率因數(shù)校正 (active power factor correction, APFC)技術(shù)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003] 有源PFC變換器可以采用多種電路拓和控制方法，其中Flyback PFC變換器是 最常用的幾種APFC變換器之一。根據(jù)反激PFC變換器開關(guān)管關(guān)斷期間內(nèi)副邊二極管電 流是否持續(xù)導(dǎo)通，可將其分為三種工作模式，即電感電流連續(xù)模式（Continuous Current Mode, CCM)，電感電流臨界連續(xù)模式（Critical Continuous Current Mode, CRM)，電感電流 斷續(xù)模式（^Discontinuous Current Mode, DCM)〇
[0004] CRM Flyback PFC變換器一般應(yīng)用于中小功率場合，其優(yōu)點是成本低、結(jié)構(gòu)簡單、 具有輸入和輸出隔離、開關(guān)管損耗低等。但是其開關(guān)頻率隨輸入電壓和負載的變化而變化， 電感和EMI濾波器的設(shè)計較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種恒定開關(guān)頻率的CRM Flyback PFC變換器，采用變導(dǎo) 通時間控制，使得工頻周期內(nèi)開關(guān)頻率為恒定值。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種恒定開關(guān)頻率的CRM Flyback PFC變換 器，包括主功率電路和控制電路，所述主功率電路包括輸入電壓源vin、EMI濾波器、二極管 整流電路RB、變壓器、開關(guān)管Q b、二極管Db、濾波電容C。和負載Ru，其中輸入電壓源vin與 EMI濾波器的輸入端口連接，EMI濾波器的輸出端口與二極管整流電路RB的輸入端口連接， 二極管整流電路RB的輸出負極為參考電位零點，二極管整流電路RB的輸出正極與變壓器 的繞組N p的異名端連接，變壓器T i的繞組N p的同名端接入開關(guān)管Q b的漏極，開關(guān)管Q b 的源極與參考電位零點連接，變壓器的繞組N 2的異名端與參考電位零點連接，變壓器T 1 的繞組Ns的同名端與二極管D b的陽極連接，二極管D b的陰極分別與濾波電容C。的一端和 負載Ru的一端連接，濾波電容C。的另一端和負載R u的另一端均連接參考電位零點，負載 Rw兩端的電壓為輸出電壓V。；
[0007] 所述的控制電路包括輔助繞組整流電路、CRM驅(qū)動信號生成電路、第一分壓跟隨電 路、第二分壓跟隨電路、加法電路、乘法器和原邊反饋誤差調(diào)節(jié)電路，其中主電路變壓器 的繞組N z的同名端分別與輔助繞組整流電路的輸入端和CRM驅(qū)動信號生成電路的輸入端 連接，輔助繞組整流電路的輸出端A分別與第一分壓跟隨電路的一個輸入端和原邊反饋誤 差調(diào)節(jié)電路的一個輸入端連接，CRM驅(qū)動信號生成電路的輸出端與開關(guān)管Q b的門極連接，第 一分壓跟隨電路的輸出端B分別與加法電路的一個輸入端和乘法器的第一輸入端vx連接， 第二分壓跟隨電路的輸出端C與加法電路的一個輸入端連接，加法電路的輸出端D與乘法 器的第三輸入端vz連接，乘法器的輸出端v p接入CRM驅(qū)動信號生成電路的輸入端，原邊反 饋誤差調(diào)節(jié)電路的輸出端與乘法器的第二輸入端vy連接。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：（1)將工頻周期內(nèi)變化的開關(guān)頻率變?yōu)?恒定的開關(guān)頻率，在90VAC、175VAC、264VAC輸入電壓下，工頻周期內(nèi)的開關(guān)頻率最大值 與最小值之比分別從2. 33、3. 58、4. 89降至1 ;(2)輸出電壓紋波減小，在90VAC、175VAC、 265VAC輸入電壓下，輸出電壓紋波分別降至原先的81. 8%、73. 0%、65. 8%。
【附圖說明】：
[0009]圖1是Flyback PFC變換器主電路示意圖。
[0010] 圖2是CRM Flyback PFC變換器的電感電流波形圖。
[0011] 圖3是變導(dǎo)通時間控制時開關(guān)頻率隨輸入電壓的變化曲線圖。
[0012] 圖4是兩種控制方式下PF值與Vm的關(guān)系曲線圖。
[0013]圖5是3、5、7、9次諧波及其標準限值與輸入電壓的關(guān)系曲線圖，其中（a) 3次諧波 及其標準限值與輸入電壓的關(guān)系曲線，（b) 5次諧波及其標準限值與輸入電壓的關(guān)系曲線， (c)7次諧波及其標準限值與輸入電壓的關(guān)系曲線，（d)9次諧波及其標準限值與輸入電壓 的關(guān)系曲線。
[0014] 圖6是不同輸入電壓下的臨界電感值變化曲線圖。
[0015] 圖7是fs在半個工頻周期內(nèi)的變化曲線圖，其中（a)定導(dǎo)通時間控制，（b)變導(dǎo) 通時間控制。
[0016] 圖8是兩種控制方式下最大與最小開關(guān)頻率之比隨輸入電壓的變化曲線圖。
[0017]圖9是兩種控制方式下瞬時輸入功率標幺值在半個工頻周期內(nèi)的變化曲線圖。
[0018] 圖10是兩種控制方式下輸出紋波之比的變化曲線圖。
[0019] 圖11是本發(fā)明恒定開關(guān)頻率的CRM Flyback PFC變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 1 CRM Flyback PFC變換器的工作原理
[0021] 圖1是Flyback PFC變換器主電路。
[0022] 為了分析方便，先作如下假設(shè)：1.所有器件均為理想元件；2.輸出電壓紋波與其 直流量相比很??；3.開關(guān)頻率遠高于輸入電壓頻率。
[0023] 不失一般性，定義輸入交流電壓的表達式為
[0024] vin= Vmsin?t (1)
[0025] 其中和《分別為輸入交流電壓的幅值和角頻率。
[0026] 那么輸入整流后的電壓為
[0027] vg= Vm|sin?t (2)
[0028]圖2為一個開關(guān)周期內(nèi)變換器的電感電流波形。當開關(guān)管Qb導(dǎo)通時，二極管Db截 止，原邊電感Lp兩端的電壓為vg，其電流&由零開始以v /、的斜率線性上升，那么丨^的 峰值為
【主權(quán)項】
1. 一種恒定開關(guān)頻率的CRMFlybackPFC