单周期控制无桥Boost PFC电路分析

在每个开关周期的开始，时钟触发脉冲首先令SR触发器置位，触发器输出

是主电路开关管的驱动信号。此时

为低电平，所以开关管S1、S2关断;当时钟脉冲到来时积分器开始工作，输出三角形载波电压

并与电感电流检测信号比较。当

时，电感电流检测信号与

相等，比较器动作，其输出电平翻转令触发器复位，

为高电平，则开关管S1、S2导通。直至下一个时钟脉冲的到来，触发器置位，开关管S1、S2关断，电路重新开始一个新的工作周期。

4　稳定性分析

对于非线性控制的开关电源可以利用庞加莱映射【5】来分析系统的稳定性工作条件。根据上文分析，无桥Boost电路实现PFC功能需要满足的控制法

控制波形如图5所示。

定义：每个周期内，等效载波电压波形

，电感电流一个周期内下降斜率

，电感电流一个周期内上升斜率

在相邻的第n、n+1周期里，对应的占空比为

、

。从图5中可以得到下式：

显然

是

的后继函数，每个开关周期内的占空比都可由前一周期内占空比依次决定。依据庞加莱映射，占空比的表达式可以表示为：

。当

，解出

即为占空比表示函数的不定点。令

，则占空比表达式可写成

。对应于每个开关周期，

的瞬时值

庞加莱映射中不定点的稳定性条件是

，即

，所以该控制系统的稳定性工作条件是

的波形如图7所示，从图中可以看出输入电流很好地跟随输入电压。仿真结果表明上文对基于单周期控制的无桥Boost电路的分析是正确的，该电路实现了对系统的功率因数校正功能。

6　结论

本文基于文献【1】提出的无桥Boost拓扑，采取了一种新颖的单周期控制方法。较之传统的有源功率因数校正电路，单周期控制的无桥Boost电路在实现功率因数校正功能时无需对输入电压进行采样，且不使用乘法器，控制电路简单且成本低。无桥Boost拓扑中导通元件少，此种电路有效的提升了变换器的效率，在中大功率的应用场合效果很好。

参考文献：

【1】Martinez R., Enjeti P. N.　A high-performance single-phase rectifier with input power factor correction.　IEEE Transactions on Power Electronics, 1996, 11(2): 311~317

【2】 Zheren Lai, Smedley K. M.　Time quantity one-cycle control for power-factor correctors.　IEEE Transactions on Power Electronics, 1997, 12(2): 369~375

【3】Smedley K. M., Cuk S.　One-cycle control of switching converters.　IEEE Transactions on Power Electronics, 1995, 10(6): 625~633

【4】王联，王慕秋.　非线性常微分方程定性分析.　哈尔滨工业大学出版社，1987.7