前言:
前几天看到谢飞机大佬发的模拟控制的仿真文章,突然想起来,好几年前我也写过一些模拟控制IC的建模文章,嗯~ o(* ̄▽ ̄*)o,也可以发出来看看嘛。备注:本文成文于2016年12月4日,首发于本人的QQ空间。
关键字:ON TIME ,CRM PFC
仿真环境:PSIM 9.03
CRM PFC的应用真的很广泛,小到几百瓦功率,上到3KW级别,都可以使用CRM。这种控制方法,实现简单,系统成本低,工作效率高,优点非常多。
1、电流型控制这样的IC很多:L6562A 6563A。通过采集AC电压波形,IC内部使用乘法器与电压环相乘后去控制电感电流的PK点,也就是控制ON time。通过控制电感电流的峰值包络线为正弦波,所以平均输入电流就是正弦了。OFF time依靠电感电流自然过零,使用ZCD来刷新下一个周期。由于是要抓零电流点,所以OFF时间在正弦输入电压下不固定,因此开关频率是在变化。又因为仅仅工作在BCM模式,所以使用峰值电流模式控制,也无需斜率补偿,进而简化了控制。从控制思想来说,有UC3854的意思在里面,在6562的升级版6563A里面还增加了RMS电压前馈,也就是UC3854里面的A*B/C^2的方法,不同点只是刷新开关周期有所不同。
控制部分,有乘法器,峰值电流模式:
上电到稳态:
展开细节可以看到逐个周期电流限制:
2、电压型控制 这样的IC也很多:TEA1716,FAN6300,UCC28063A ,FAN9611,NCP1631。
电压型就是直接用误差放大器的输出Verr和斜坡信号Ramp做比较,斜坡信号随着MOS的开关信号DRV同步上升,当斜坡信号和反馈信号一致时关闭开关信号。 采集电流信息仅仅为了实现过流保护,并不参与环路控制,当然电压型控制没有峰值电流型响应好和更好的稳定性。但是,一般电压型控制都会加入前馈信号,用来提升环路响应速度。前馈是通过采集交流输入电压信号有效值,来改变斜坡信号的变化幅度。比如:工作在低压时,占空比更大,斜坡信号的上升沿就变得慢一些。但是突然给个高压输入,前馈能快速改变斜坡的上升沿幅度,让斜坡上升更快,使占空比立即减小。可见下图:
废话不多说,直接上图:
可以看到我并没有采集交流电正弦信息,也没有采集电流信息。
控制部分也非常简单,误差放大器和斜坡发生电路,在比较器进行比较。得出高电平给RS触发做复位用,用于关闭开关管驱动,ZCD来源于电感电流归零信息。斜坡发生器也很简单,用了一个可以复位的积分器即可。在真实的控制IC,给积分电容充电的电流,往往会注入前馈来的电压信息。
看上电到稳态:
展开细节看电感电流逐个周期都归零了,同时也能看到反馈信号和斜坡信号的比较。