单相PFC变换器中电流型控制的发展

输入电流整形原理图如图6所示。输入电流整形是以前沿调制为基础，通过取样输出电压和二极管电流而实现PFC。与前几种方法的主要区别是：这种方法不需要产生载波。传统的平均电流控制中，电流环产生整流正弦波形作为控制信号，此控制信号与周期斜波信号相比较以产生期望的占空比。然而，输入电流整形技术是先假定变换器为电阻性负载，因此输入线电流跟随输入电压波形。知道电流信号为整流正弦波形，则增益为电流A倍的电压信号与斜波(反馈信号与参考信号差值的积分)相比较。因此，这种控制方法类似于传统平均电流控制的逆过程。

6电荷控制

电荷控制框图如图7所示。在第一开关周期的开始处,用定频时钟开通功率级的有源开关,对开关电流取样和积分,当积分电容上的电压达到控制电压时,关闭功率开关,同时开通另一辅助开关,使积分电容迅速放电,这一状态一直维持到出现下一个时钟脉冲为止。由于控制信号实际上为开关电流在下一个周期内的总电荷,因此称为电荷控制。图8为电荷控制的Buck电路原理图。

7准电荷控制

准电荷控制与电荷控制不同的是利用了附加电阻RT与积分电容CT并联如图9所示。由于RT的存在，准电荷控制中的开关电流的纹波成分会影响电容端的电压，但提高了控制精确度。图10为准电荷控制的Flyback电路原理图。

图11单周期控制的Buck电路原理图

图12无传感器的电流控制的Boost电路原理图

8单周期控制单周期控制原理图如图11所示。单周期控制是一种大信号非线性控制技术。通过控制开关的占空比以使在每周中开关变换器的开关变量的平均值在静态或瞬态时等于参考信号或与控制参考成比例。电路基本原理是：在忽略电感内阻的情况下，系统稳定是使输出电压满足u0=uddt，电路采用积分器完成，积分器输出电压与参考电压uref比较，控制开关S1使uref=uddt在每个开关周期内成立，输出与输入电压的变化无关。单周期控制是一种实用的非线性控制，它可以抑制输入电压的扰动，使系统具有良好的跟随特性和较强的抗扰动性。但它不能应用于Boost类变换器中。

9无传感器的电流控制无需传感器的电流型控制（SCM）是一种观测方法。这种方法不需取样电流而是通过对电感电压积分直接重构电感电流，其原理图如图12所示。Us代表有源开关导通时的正向压降。考虑到实际变换器中电容电压UC不是真正作为静态变量，它应与特定的参考值匹配。在直流情况下，参考值Uref可用于代替UC。因此考虑电感电压UL时，电感电压积分（Uin－S1Us－S2Uref）dt表示流量误差必须为零。基于电流控制的恰当的控制律是在开关周期开始时设置锁存器使开关导通，然后积分开始计算。当其值增加到一个值（由外部稳定斜波Uref给出或为零电平），锁存器重置，开关关断。SCM比传统的峰值和平均电流型控制技术在噪声敏感和动态范围上有显著的优势。这种方法支持线性调整和负载宽范围调整并减少了控制的复杂性。其主要优点是：

1）电感电压属于大信号波形，横越变换器的输入输出电压的全范围。与1％的单位电阻传感器相比，信号大概高达40dB。

2）因为取样是基于电压而不是电流，所以信号的幅值与直流电流的幅值和负载无关。 3）积分过程本身抗噪声能力强。因此SCM方法固有抗噪声能力而无时间延迟。

SCM的缺点是电流信号实际上不是交流信号。这一缺点影响了对过流情况反映的能力以及电流分流能力。

10结语

各种控制方法都有其优缺点，针对不同的拓扑以及不同的设计要求而选用最佳的控制方法。寻求更加简化的控制策略、降低PFC成本、减少THD和EMI、降低开关应力、提高整机效率是今后PFC控制策略的发展趋势。

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