数字控制提高无桥接PFC拓扑结构性能

7 无测量 VIN 延迟

图 8 测量 VIN 延迟 300us。

图 9 测量 VIN 延迟 500us。非线性控制相比电流环路，电压环路控制复杂度更低。数字实施时，输出电压 VO 通过一个 ADC 检测，然后同电压基准比较。

我们可以使用一个简单的比例积分 （PI） 控制器来关闭该环路。

方程式 （4）其中，U 为控制输出，Kp 和 Ki 分别为比例项和积分调节增益。E［n］ 为 DC 输出电压误差采样。如前所述，使用数字控制的诸多好处之一是它能够实现非线性控制。我们使用非线性 PI 控制的目的便是提高瞬态响应。图 10 显示了非线性 PI 控制的一个实例。误差更大时（通过出现在瞬态下），使用更大的 Kp。误差超出设置限制时这样会加速环路响应，同时恢复时间缩短。使用积分器时，又是另外一种情况。众所周知，积分器用于消除稳态误差。但是，它通常会引起饱和问题，并且其 90 度相位滞后也会影响系统稳定性。正因如此，我们使用了一个非线性积分调节增益［5］（图 10）。误差超出一定程度时，积分调节增益Ki减小，以防止出现饱和、过冲和不稳定性等问题。图 10 非线性PI控制数字电压环路控制的另一个优点被称为积分抗饱和。它一般出现在 AC 压降状态下。当 AC 压降出现，并且下游负载继续吸取电流时，DC 输出电压开始下降，但是 PFC 控制环路仍然尝试调节其输出。因此，积分器积聚，并可能出现饱和，这种情况被称为积分器饱和。一旦AC恢复，饱和积分器便可能会引起 DC 输出电压过冲。若想防止出现这种情况，则一旦探测到 AC 恢复，固件就重设积分器，同时 DC 输出达到其调节点。数字控制器还可以做得更多，例如：频率抖动、系统监控、通信等，并且可以为无桥接 PFC提供灵活的控制、更高的集成度以及更高的性能。在一些高端的 AC/DC 设计中，现在越来越多的设计正在使用数字控制器。