平均电流控制方法

图7-11是平均电流控制法的功率因数校正原理图。平均电流控制的有源功率因数校正电路具有升压变换电路和乘法器，它既可以工作于电感电流续流模式（CCM），也可以工作于电感电流断流模式（DCM）。这种类型的APFC变换控制电路一般是由一片IC来构成的。电路中的升压电感器L、功率开关管VT、高频整流二极管VD和输出电容C_o组成有源功率因数校正的主电路。APFC变换电路不仅具有升压变换电路，还具有可调的直流输出电压。另外，还有电流检测回路。控制集成电路还有电流误差放大器、模拟乘法器、电流放大器、电流检测逻辑电路和栅极驱动器。它的工作原理是：固定高频振荡频率，控制PWM输出脉冲，占空比的大小取决于电路外的APFC升压变换电路的直流输出电压与交流输入电压之间的比率。当开关管导通时，升压电感L的电流I_L增加，通过传感电阻R_s回到整流桥的地。高频整流二极管VD由于处于反向偏置，输出电路C_o向负载R_f提供电能。当输入电流和反馈电流达到平衡时，开关管VT截止，电感电流I_L，通过整流二极管VD向电容C_o输送电流，电容器C_o开始储能。电感电流I_L实际上具有与开关管频率相同的纹波，其平均电流I_平均按正弦规律跟踪全桥整流半波正弦电压的波形变化。因此，桥式整流器的交流输入电流与交流输入电压同相位并接近正弦波形。输入电流信号被检测，与基准电流比较后，其高频分量（例如100kHz）的变化通过电流误差放大器被平均化处理，放大后的平均电流误差与锯齿波斜坡比较差值，给开关管VT提供驱动信号，并决定占空比D的大小。这时误差电流被迅速而精确地校正。由于电流控制有较大的放大倍数和带宽，跟踪误差所产生的畸变很小，一般都在1%以内，容易实现功率因数接近1的水平。

图7-12所示的是平均电流控制法的电感电流波形。图中实线所示为电感电流，虚线所示为平均电流。

图7-11 平均电流控制法功率因数校正原理图

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图7-12 平均电流控制法的电感电流波形图

平均电流控制法的特点是：工频电流的峰值是高频电流的平均值，而高频电流的峰值比工频电流的峰值更高，可见总谐波含量THD很小；因为工频电流的峰值是高频电流的平均值，所以对噪声不敏感；电感电流峰值与平均值之间的误差小，电流环的宽度较窄，输出纹波小。原则上，平均电流控制法的APFC可以任意拓扑，除了检测升压式变换电路的输入电流外，也可以用于检测降压式（Buck）变换电路、回扫式（Flyback）变换电路的输入电流，其控制的效果还是非常理想的。

对应于电源输入电压范围85～265V，平均电流控制的APFC电路的输出功率为100W～2kW。采用高频PWM平均电流控制法，不需要斜坡补偿。无论是工作于电流连续模式（CCM）还是工作于断续模式（DCM），与峰值电流法相比，只需要一个小的磁性元件，即可获得更低的电流谐波畸变。