升壓型功因修正電路,其電感上的電流即為輸入電流。在電路控制上
可分為連續導通模式與非連續導通模式兩種。
連續導通模式,由於輸入電流為連續,所以電磁干擾較不明顯,所需 的濾波器也較小。另ㄧ方面,其平均電流與峰值電流的差距不大,對於切 換開關的電流應力需求也較小,故較適合用在大功率的場合,但是因為電 流 為 連 續 , 沒 有 電 流 為 零 的 狀 態 , 所 以 無 法 直 接 應 用 於 柔 性 切 換 (Soft-Switching)來減少開關的切換損失。
非連續導通模式由於每個切換週期內電感上的電流都會降至零,所以 開關在每次導通前都是在零電流的狀態,所以較易達成柔性切換,切換損 失較小,但是因為其峰值電流過大,使得開關上流過的電流脈動量甚大,
所以對於切換開關的電流應力需求較大。此外,非連續導通模式通常不需 要複雜的回授及控制,故硬體電路較為簡單。
升 壓 型 功 因 修 正 的 方 法 依 電 感 電 流 操 作 模 式 分 為 乘 法 器 控 制 法 (Multiplier Control Approach)及電壓隨耦法(Voltage Follower Approach),前 者為電感電流操作在連續導通模式,後者為電感電流操作在非連續導通模 式。以下則分別介紹這兩種方法:
2-6-1 乘法器控制法
乘法器控制法如圖 2-5 所示,此種方法的特色在於需要乘法器來達到 控制的目的;通常可將整個控制系統分成內迴路及外迴路兩部分:內迴路 為電流控制,外迴路則是電壓控制;藉著乘法器將輸入電壓訊號及控制訊 號相乘,作為輸入電流欲追隨的訊號。而電感電流主要是操作在連續導通 模式,根據電流控制的方式則可再細分成(a)平均電流控制法(Average Current Control)、(b)峰值電流控制法(Peak Current Control)、(c)磁滯電流控
制法(Hysteresis Current Control)等[23,24]。
圖 2-5 乘法器控制法
(a)平均電流控制法
平均電流型控制是屬於定頻控制的輸入電流波形,如圖2-6所示。平均 電流型控制具有較低的諧波量,此方式主要是透過一個雙迴路的控制方式 以達到高功因的目的,將其電感電流信號與鋸齒波信號相加。當兩信號之 和超過參考電流 時,開關截止;當其之和小於參考電流 時,開關導 通。取樣電流來自實際輸入電流(電感電流)而不是開關電流。用於平均電 流型控制的IC有UC3854、TK83854、ML4821等。
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圖 2-6 平均電流模式示意圖
(b)峰值電流控制法
峰值電流型控制是屬於定頻控制的輸入電流波形,如圖2-7所示。當開 關在恆定的時間週期內導通,輸入電流上升到參考電流 時,開關截止。
使電感電流 追隨參考電流 之命令值。主要優點是其電流變化不像非連 續導通模式時來的大,屬於非脈衝式電流,因此EMI干擾就比較低。它的 缺點在於電感電流的平均值在接近零交越點附近有零交越失真的現象,而 需要斜率補償器。而可實現峰值電流控制的IC以目前來說市面上有
ML4812、ML4819、TK84812、TK84819等。
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圖 2-7 峰值電流模式示意圖
(c)磁滯電流控制法
磁滯控制的輸入電流波形,如圖2-8所示。開關導通時電感電流上升,
上升到參考電流上限邊界值 時,磁滯比較器輸出信號,使開關截止,
(a) 電感電流操作在連續與非連續導通邊界示意圖
(b) 電感電流操作在非連續導通模式示意圖 圖 2-10 電壓隨耦法輸入電流波形示意圖
在電壓追蹤控制方式下,工作在非連續導通模式或邊界模式的功因修 正電路其優點為:電路設計較乘法器控制法簡單,可以省掉乘法器與電流 感測器;缺點為:切換開關需承受的電流應力較大。