宿迁西门子代理商

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宿迁西门子代理商：浔之漫智控技术（上海）有限公司

公司简介：浔之漫智控技术（上海）有限公司是一家的工业自动化产品销售和技术服务公司，作为西门子的一级代理商，拥有销售西门子全系列工业自动化产品的资质。

业务范围：涵盖西门子PLC（如S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500等系列）、变频器、触摸屏、伺服电机、数控系统等多种产品。

服务特色：提供从产品选型、方案设计、安装调试到售后服务的全方位支持，拥有的技术团队和丰富的项目经验。

PFC电源调整输出电压的方法

●很多电源都有稳压的需求，所谓稳压实际上就是调整电源传递的能量，对于固定导通时间来说，调整峰值电流的包络线就可以调整平均电流，也就调整了输入功率，进而调整了输出电压。

★因为输入电压为AC，总是不变的，电感上电流斜率是不变的，缩放包络线后，相当于改变了峰值电流比较器的阈值，电感上的电流三角波会变化，包络线越矮，平均电流越小，输出功率越低，TON时间越短，开关的切换频率越高。

输出稳压的方法

●由前面的分析可知，要调整输出电压，只需要调整TON即可，将输出电压反馈回来，调整TON即可。

BCM的问题和解决

●BCM的特点是输出功率越低，切换频率越高，如果电源本身需要在较大的输出功率内切换，比如调光，需要在1%-之内切换，开关管的切换频率也需要接近100倍的变化范围。

★这么大的变化范围是无法实现的，无论是MOS还是电感，都不可能在这么大的切换频率内始终保持工作状态。

●解决方法是在每个周期插入死区等待时间，使BCM变成DCM模式。

加入死区等待的DCM

●如果需要降低输入电流，可以不调整TON，在每个切换周期后面增加等待时间，输入电流降低越多，等待时间越长，在TON不变的情况下，输入电流越低，频率越低。

★如果调整范围不大的话，加入死区等待就足够了，如果调整范围大的话，可以结合死区等待和包络线调整，或者以一个为主，另一个为辅，比如以包络线为主，死区等待为辅，或者使用两个技术实现更精细的调整。

--数字控制的方式，TON的小调整粒度为1个TCLK ，而引入死区等待（补偿）后，下调整粒度可以高于一个TCLK。

结合死区等待后的稳压算法

●使用调节TON和TDEAD后，控制算法会变得复杂，一种算法思路如下：

★以TON为主来调节输出功率，通过TON调节包络线的高度，TDEAD存在是为了调节频率，这样就得到了2种方法：

--先调TON ， TON调不动了后再调TDEAD ，或者先调TDEAD，再调TON；

对比几种算法

●从开发难度来说，一次调一个参数肯定比一次调多个参数要简单，但一次调多个参数可以实现更丰富的算法，比如对参数进加权，就可以实现不同的曲线效果，甚至可以做到自始至终切换频率不变。

★注意到两个参数的曲线总是不同趋势的， TON增加，切换频率降低，而TDEAD减少，切换频率升高，理论上可以做到切换频率不变。

死区时间的多周期均衡关系

●在BCM情况下，平均电流天然就是正弦，而引入死区等待后，变成DCM，平均电流不再能天然正弦，这个时候需要使用数字算法来均衡每个周期的TDEAD，使平均电流依然既能保持正弦形状。

★所谓均衡，就是指插入到各个周期内的TDEAD保持一定的关系。

●均衡算法的开发思路如下：

扩展到其他拓扑

●前面分析过，Boost相比其他拓扑的优势在于TON和TON都有输入电流，但引入死区时间后，TDEAD还是没有电流，此时Boost相比其他拓扑的优势实际上没有了，可以使用任何拓扑来实现PFC。

●假设依然使用固定导通时间，其他拓扑的TDEAD均衡算法开发思路如下：

PFC和恒流的冲突

●前面都是通过调节输出电压来调整输出功率，但很多应用中是通过调节输出电流来调整输出功率的，这就给PFC带来了很大的一个难题。

★稳压和稳流大的不同，在于稳压只需要保证很长一段时间内平均输出电压恒定即可，而目前的稳流技术则需要使得每个切换周期的电流都保持恒定。

--为什么电压可以看一段时间平均电压，因为负载端都带有大电容，这个电容上的电压就是一段时间内的平均电压，将这个电压采样反馈到输入，就可以调节平均电压。

--而电流则不行，目前没有方法能让每个周期电流都变化，而平均电流在一段时间内保持恒定，因为没有办法来采样一段时间内的平均电流。

●PFC要求电流为正弦状，也就是每个周期都不一样，而恒流要求电流每个周期都一样，这样就形成了一对不可调和的矛盾。

解决PFC和恒流的冲突

●目前没有看到有很好的方法能够简单的提高PF和恒流精度，已知的几种方法如下：

★采样2级方案，级为Boost，实现高PF，第二级实现恒流，这样就避开了两者的冲突，但缺点是成本高；

★采用切分周期的方法，将一个AC周期分成多个时间段，一些时间做PFC，另一些时间做恒流，如下图所示，这样可以单级实现，但效果相比2级就要差一些了。

●对于大功率，成本不敏感的场合来说，使用2级方案是很合适的，但对于成本敏感的场合，就需要下很大的功夫来进行优化了。