功率因数校正PFC的数字控制方法
摘要：控制技术的数字化是开关电源的发展趋势。相对于传统的模拟控制技术，采用数字控制技术的功率因数校正（PFC）具有显著的优点。详细讨论了采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心时的设计事项和方法，最后提出了数字控制技术有待解决的问题。0引言电力电子产品的广泛使用，对电网造成了严重的谐波污染。这使得功率因数校正（PFC）技术成为电力电子研究的一个热点。功率因数校正的目的，就是采用一定的控制方法，使电源的输入电流跟踪输入电压，功率因数接近为1。传统上，模拟控制在开关电源应用中占据了主导地位1。随着高速度，廉价的数字信号处理器（DSP）的出现，在开关电源中使用数字控制已成为发展的趋势23456。本文对实现PFC的模拟控制方法和数字控制方法进行了比较，介绍了采用数字控制的独特优点。详细讨论了采用数字信号处理器作为控制核心时的设计事项和方法。1PFC模拟控制和数字控制的比较功率因数校正的模拟控制方法已经使用了多年，也有现成的商业化集成电路芯片（比如TIU
itrode的UC3854，Fairchild的ML4812，STmicroelectro
ics的L6561等）。图1a是基于UC3854的模拟控制电路结构方框图。电路采用平均电流控制方式，通过调节电流信号的平均幅度来控制输出电压。整流线电压和电压误差放大器的输出相乘，建立了电流参考信号，这样，这个电流参考信号就具有输入电压的波形，同时，也具有输出电压的平均幅值。PFC的模拟控制方法简单直接。但是，控制电路的元器件比较多，电路适应性差，容易受到噪声的干扰，而且调试麻烦。因此，模拟控制有被数字控制取代的趋势。图1b是PFC的数字控制原理框图。类似于模拟方法，使用了两个控制环路：电压环和电流环。电压环通过调节平均输入电流来控制直流总线电压，电流环控制交流输入电流使之跟踪输入电压。控制过程由DSP完成，通过DSP的软件来实现电流和电压的调节。
a
模拟控制
f（b）图1数字控制方法具有以下几个优点：
数字控制
PFC电路的原理框图
1）通过软件调整控制参数，比如，增益和带宽，从而使系统调试很方便；2）大量控制设计通过DSP来实现，而用模拟控制器是难以实现的；3）在实际电路中，使用数字控制可以减少元器件的数量，从而减少材料和装配的成本；4）DSP内部的数字处理不会受到电路噪声的影响，避免了模拟信号传递过程中的畸变、失真，从而控制可靠；5）如果将网络通信和电源软件调试技术相结合，可实现遥感、遥测、遥调。现在，r