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电能的高效利用和低谐波污染越来越受到各国的重视。AC-DC开关功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)预调整器可实现电能变换的高功率因数、低总谐波含量,因此一直是电力电子领域的研究热点。
本文旨在提出用于单相AC-DC预调整器的简易控制技术,从而可提供一种易于实现的低成本控制芯片解决方案。文中首先对应用于单相低功率的AC-DC预调整器进行回顾,研究近年来提出的用于PFC的简易控制技术和分析方法,分析其在应用领域中的优缺点,并对业界常用的控制芯片进行了分析和归纳。
在此研究的基础上,第二部分提出一种无电压检测的控制技术--线性斜率跟随器。该方法从AC-DC预调整器的工作特点出发,以只检测电感电流实现功率因数校正和输出电压调整的控制目标,其优点是节省了输入及输出电压传感元件,减少了传感引入的干扰,简化了电路实现,易于集成和用芯片实现。文中分析了其工作原理、大信号特性、稳定性和控制误差的来源,为设计提供了指导;
第三部分,以线性斜率跟随器方法与预测无差拍控制技术结合,实现一种新的用DSP实现的数字功率因数校正嵌入式技术。此方法可进一步节约DSP资源,通过优化算法,提高了效率和控制精度。实验结果验证了其可行性。
第四部分给出了控制芯片中几个关键问题的研究和实现,用5V-CMOS工艺设计了30V的高压器件,作为控制芯片输入和输出接口电路的电平转换器件,并以此设计了电源调节器及功率开关的智能保护系统,分析了实验结果。以上电路可应用于任何开关变换器的控制芯片中。
最后,讨论了AC-DC变换器的发展趋势以及分析了论文中还需进一步提高的工作。