开关电源控制技术的现状分析与发展趋势

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来源：发布时间：2019-06-28 点击量：1141

开关电源控制技术的现状分析与发展趋势

在软开关变换电路中，有变频控制的 PFM，和恒频控制的 PWM。由于恒频控制方式要优于变频控制方式，恒频软开关技术已成为软开关技术的主流。其中，在传统的桥式相控电路中，若综合 PWM 技术和软开关技术的优点，则可在大范围内实现 PWM 控制和输出电压或电流的大范围无级调节，并且在功率器件换流瞬间，实现零电压开关换流。这是一种低成本、高效率的实用电路。但目前研制的相移控制软开关电路存在一些不足之处，主要是变换电路滞后桥臂零电压开关范围窄。

拓宽其软开关范围是该电路得到进一步广泛应用的前提。一直在努力，提出一系列改进方法，主要集中在三个方面：一是拓宽滞后桥臂的零电压开通范围；二是将滞后桥臂构造成零电流关断范围大的软开关；三是原边的开关管和副边的整流二极管同时实现大范围的软开关。目前，在这几方面都取得了很大的进展，为软开关技术在开关电源中的广泛应用打下良好的基础。

在开关电源功率因数校正电路方面，其电路通常采用升压拓扑结构。而较受关注的是 PFC 的控制技术。目前最为常用的控制技术有三种：平均电流型控制、CCM/DCM 边界控制、电流钳位控制。其中平均电流型控制最为普及，该电路中通过检测 Boost 电感电流并与正弦电流基准信号进行比较，所得的误差信号经放大后再与谐波信号进行比较，产生 PWM 占空比信号去控制主开关，以实现单位功率因数和稳定输出电压。该控制技术的电压环带宽控制在 20Hz 以下，电流环则要求足够快以满足不失真和低谐波的要求。它有专用控制器芯片，如 UC3854，目前通常用于 1kW 以上的功率级。这种技术的优点是定频控制，功率因数较高；缺点是要检测电感电流，控制器外围设计较为复杂。CCM/DCM 边界控制是一种滞后控制技术，控制的上限是一个正弦基准电流，下限为零。电流钳位控制实际上就是电流型控制Boost 电路。

在控制模式方面，有电压模式控制和电流模式控制。电压模式是单环控制，电流模式控制是双环控制。电流模式控制技术可以较好地解决大功率电源的并联问题，开关电源的动态响应性能更好，变压器的偏磁情况、电源模块的过载或短路保护等得到明显的改善。所以在开关电源产品的设计中电流模式得到广泛的应用。

在新技术方面，近来开关变换器发展起来的本脉冲控制是最值得注意的方向之一。不过，目前尚未见到基于本脉冲控制技术的开关电源产品。与开关电源密切相关的芯片主要有相移控制系列芯片、单相硬开关功率因数校正系列芯片、单相软开关功率因数校正系列芯片、开关电源负载均流系列芯片等等。成功地研制这些性能良好的芯片，为软开关技术和功率因数校正技术以及其它新技术在开关电源的应用奠定了一定的物质基础。

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