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開關(guān)電源控制技術(shù)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢

來源：發(fā)布時間：2019-06-28 點(diǎn)擊量：1304

開關(guān)電源控制技術(shù)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢

在軟開關(guān)變換電路中，有變頻控制的 PFM，和恒頻控制的 PWM。由于恒頻控制方式要優(yōu)于變頻控制方式，恒頻軟開關(guān)技術(shù)已成為軟開關(guān)技術(shù)的主流。其中，在傳統(tǒng)的橋式相控電路中，若綜合 PWM 技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，則可在大范圍內(nèi)實現(xiàn) PWM 控制和輸出電壓或電流的大范圍無級調(diào)節(jié)，并且在功率器件換流瞬間，實現(xiàn)零電壓開關(guān)換流。這是一種低成本、高效率的實用電路。但目前研制的相移控制軟開關(guān)電路存在一些不足之處，主要是變換電路滯后橋臂零電壓開關(guān)范圍窄。

拓寬其軟開關(guān)范圍是該電路得到進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的前提。一直在努力，提出一系列改進(jìn)方法，主要集中在三個方面：一是拓寬滯后橋臂的零電壓開通范圍；二是將滯后橋臂構(gòu)造成零電流關(guān)斷范圍大的軟開關(guān)；三是原邊的開關(guān)管和副邊的整流二極管同時實現(xiàn)大范圍的軟開關(guān)。目前，在這幾方面都取得了很大的進(jìn)展，為軟開關(guān)技術(shù)在開關(guān)電源中的廣泛應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

在開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路方面，其電路通常采用升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而較受關(guān)注的是 PFC 的控制技術(shù)。目前最為常用的控制技術(shù)有三種：平均電流型控制、CCM/DCM 邊界控制、電流鉗位控制。其中平均電流型控制最為普及，該電路中通過檢測 Boost 電感電流并與正弦電流基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，所得的誤差信號經(jīng)放大后再與諧波信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生 PWM 占空比信號去控制主開關(guān)，以實現(xiàn)單位功率因數(shù)和穩(wěn)定輸出電壓。該控制技術(shù)的電壓環(huán)帶寬控制在 20Hz 以下，電流環(huán)則要求足夠快以滿足不失真和低諧波的要求。它有專用控制器芯片，如 UC3854，目前通常用于 1kW 以上的功率級。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是定頻控制，功率因數(shù)較高；缺點(diǎn)是要檢測電感電流，控制器外圍設(shè)計較為復(fù)雜。CCM/DCM 邊界控制是一種滯后控制技術(shù)，控制的上限是一個正弦基準(zhǔn)電流，下限為零。電流鉗位控制實際上就是電流型控制Boost 電路。

在控制模式方面，有電壓模式控制和電流模式控制。電壓模式是單環(huán)控制，電流模式控制是雙環(huán)控制。電流模式控制技術(shù)可以較好地解決大功率電源的并聯(lián)問題，開關(guān)電源的動態(tài)響應(yīng)性能更好，變壓器的偏磁情況、電源模塊的過載或短路保護(hù)等得到明顯的改善。所以在開關(guān)電源產(chǎn)品的設(shè)計中電流模式得到廣泛的應(yīng)用。

在新技術(shù)方面，近來開關(guān)變換器發(fā)展起來的本脈沖控制是最值得注意的方向之一。不過，目前尚未見到基于本脈沖控制技術(shù)的開關(guān)電源產(chǎn)品。與開關(guān)電源密切相關(guān)的芯片主要有相移控制系列芯片、單相硬開關(guān)功率因數(shù)校正系列芯片、單相軟開關(guān)功率因數(shù)校正系列芯片、開關(guān)電源負(fù)載均流系列芯片等等。成功地研制這些性能良好的芯片，為軟開關(guān)技術(shù)和功率因數(shù)校正技術(shù)以及其它新技術(shù)在開關(guān)電源的應(yīng)用奠定了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。

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