因此,当Vo>2Vin时,开关管寄生电容C1的电荷被完全抽走,开关管实现零电压开通;当Vo<2Vin时,电容C1两端的电压无法下降到0,开关管实现谷底开通。
(5)[t4~t5]阶段:t4时刻,MOS管寄生二极管D1导通,电感电流iL1流经整流桥和二极管D1,电感电流下降。t5时刻,电感电流降为0,该阶段结束。接下来重复t0~t5阶段的工作过程。
2 CRM模式的控制方法
为了得到交错并联CRM Boost PFC变换器中控制开关管导通的过零信号ZCD,本文提出了一种基于新型开关管电压检测电路的控制方法。该方法首先通过开关管电压检测电路,检测MOS管两端的漏源电压Vds,然后将检测的信号VDSP送入DPS内部比较器进行处理,得到过零信号ZCD,最后采用开关管导通时间补偿策略控制MOS管导通。
2.1 开关管电压检测电路
开关管电压检测电路如图4所示,其主要工作波形如图5所示。
从图5中可以看出,进入DSP的信号VDSP会随着MOS管漏源电压Vds1的下降而下降。设置DSP内部比较器的负相端输入为信号VDSP,正相端为阈值信号,当信号VDSP小于阈值信号时,会产生过零信号ZCD。DSP检测到过零信号ZCD后,会产生驱动信号使MOS管导通,直至MOS管导通时间达到Ton时,使MOS管关断,等待下一次过零信号ZCD的到来,如此循环。该检测电路的结构简单、成本较低,能够准确检测MOS管漏源电压谐振到零或波谷的时刻,得到过零信号ZCD,使交错并联Boost PFC变换器工作在CRM模式,实现MOS管的零电压开通或谷底开通。
2.2 开关管导通时间补偿策略
单相Boost PFC电路输入电压的表达式为:
稳态工作时,导通时间Ton为常数。因此,理论上电感电流平均值的波形是一个跟随输入电压的正弦波,从而工频周期内输入电流也是正弦波。实际上,由于电感和MOS管寄生电容谐振,电感电流会反向。反向的电感电流拉低了电感电流平均值,使输入电流小于正常值,导致输入电流波形畸变和功率因数校正效果不佳。基于上述原因,需要对开关管的导通时间进行补偿,通过增加电感电流的峰值,提高电感电流的平均值。补偿前后电感电流波形如图6所示。