绍了一种工作电压控制模式下的CRM-Boost 功率因数校正(PFC)电路的小信号模型推导过程,该方法是在传统的态空间平均法已不再适用的情况下,采用电流注入等效电路的方法来推导其数学模型,并在小信号数学模型的基础上设计了控制环路的补偿网络。最后在专业开关电源设计仿真平台SIMetrix/SIMPLIS中实现了一个10 W的CRM-Boost-PFC实例设计,仿真验证了该小信号建模方法和补偿设计的合理性。
【电压型CRM Boost PFC小信号建模分析与补偿设计】是关于电力电子技术中功率因数校正(PFC)电路的一种详细研究。在功率因数校正领域,CRM-Boost PFC电路因其在输出功率小于100 W的应用中能够降低开关损耗和电磁干扰而受到关注。然而,针对电压控制模式下的CRM-Boost PFC,现有的文献较少涉及其小信号建模和分析。
电压控制模式在开关电源设计中有着明显的优势,如简单的设计和分析、良好的噪声抑制能力以及适用于多输出电源的交叉调制性能。但是,它也存在不足,如仅有一个电压反馈通路,需要独立的过流检测。通过引入电压前馈等改进,电压控制模式可以得到显著的提升。
CRM-Boost PFC电路工作在临界导通模式下,具有零电流开关特性,能有效降低开关损耗。其工作原理包括输出电压采样和电流采样,但不直接考虑输入电压,因此适用于负载恒定的系统。在电压控制模式下,误差放大器的输出与斜波信号比较,通过RS触发器控制功率开关管的开关状态。
传统态空间平均法在CRM-Boost PFC的小信号建模中不再适用,所以采用了电流注入等效电路的方法。这种方法能更准确地描述电路在小信号状态下的行为。通过对电感电流平均值的计算和微分,可以建立CRM-Boost PFC的小信号模型,为后续的补偿网络设计提供理论基础。
补偿设计是控制环路稳定性的关键,目的是确保系统动态响应良好,相位裕量充足,穿越频率在合理范围内。设计过程中,应满足静态误差小、相位裕量大于45°以及穿越频率为线电压频率的1/5~1/10等条件。通过仿真工具如SIMetrix/SIMPLIS进行补偿前后的对比,可以验证补偿设计的有效性。
电压型CRM Boost PFC的小信号建模分析与补偿设计是提高开关电源效率和稳定性的重要技术手段。通过对电压控制模式下的CRM-Boost PFC电路进行详细建模和补偿设计,可以优化系统性能,满足实际应用中的各种标准要求。这不仅对开关电源设计者提供了理论指导,也为实际工程实践提供了宝贵的经验。