控制方法

升壓型功因校正電路，其電感上的電流即為輸入電流。在電路控制 上可分為非連續導通模式(discontinuous conduction mode；簡稱 DCM) 與連續導通模式(continuous conduction mode；簡稱 CCM)二種。非連續

導通模式由於每個切換週期內電感上電流都會降至零，所以開關在每次 導通前都是在零電流的狀態，較易達成柔性切換，切換損失較小，對於 二極體逆向回復時間的需求較不嚴苛，但由於其峰值電流過大，使得開 關上流過的電流脈動量甚大，因此一般非連續導通模式較適合應用於小 功率的場合。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。

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，另一方面，其平均電流與峰值電流差距不大，對於 切換開關的電流應力需求較小，故適合用於大功率的場合，但是由於電 流為連續，所以無法直接應用於零電流切換，而且對於二極體逆向回復 時間的需求較為嚴格。此外，連續導通模式一般均需要回授電容的電壓 及電感的電流，以進行回授控制。

升壓型功因校正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，後者則為非連續導通模式。乘法器 控制法如圖 4.4 所示，此種方法的特性在於需要乘法器來達到控制的目 的，一般將整個控制系統分成內迴路與外迴路兩個部分：內迴路為電流 控制用來作為功因校正；而外迴路為電壓控制則用來穩定輸出電壓。藉 由乘法器將輸入電壓及控制電壓訊號相乘，作為輸入電流欲追隨的訊 號。本計畫在電感電流操作模式中即利用乘法器控制法，且在電流控制 方面採用平均電流控制法，平均電流控制法說明如下：

vin

iin

in in

k v

vvea

vref

vFB

vmo

Vo I_o

C RL

圖 4.4 升壓型乘法器功因校正電路

平均電流控制法主要是操作在定頻控制模式下。電路與電流波形如 圖 4.5 所示，其優點為輸入電流失真較低，且比峰值電流控制有更低的 切換雜訊，不需作斜率補償。缺點為平均電流感測器較為複雜。在電流 回授所得的電流誤差信號，需經由一個低通濾波器將高頻雜訊濾除取得 低頻成份後，再與鋸齒波比較產生脈波寬度調變信號。本計畫採用平均 電流控制法，將輸入電流改善成與輸入電壓同相的正弦波，達到功因校 正的目的。

vac

ig L

Vg

S

D i^L

RL

Vo

C

1 K

(a)

, g avg

i

(b)

圖 4.5 平均電流控制法：(a)電路；(b)電流波形。

4.3 電路說明

本計畫中採用德州儀器公司生產之電源管理晶片 UC3854N，來完 成以平均電流法控制方式的電源側功率因數校正電路，圖 4.6 所示即為 本計畫所使用的功因校正內部電路圖。圖中可知其內部包含了電流控制 器、電壓控制器與前饋補償電路三部分，電流控制內迴路與電壓控制外 迴路如 4.2.2 節所述，是用來進行功因校正與穩定直流輸出電壓。而前 饋補償電路除了可以讓輸入功率保持平衡外，並兼具二階低通濾波器的 作用，其操作原理如下：

輸出電壓固定在某一個定值的情況時，如果輸入電壓因為某些外來 的因素突然變為

n

倍，此時電流命令信號也會跟著變成

n

倍，但是電路 中額外多出的前饋補償路徑，使得此時尚需除以前饋電壓的平方值(亦 即除以

n

²),導致乘法器輸出端的電流命令信號(

i

^*)反而變成原來的¹

n

，所 以即使在輸入電壓變成

n

倍的情況下，電流卻反而變成¹

n

倍，這樣的結 果將使得輸入功率的維持在定值。

接著，對此內部電路動作原理進行分析。首先，假設功率開關處於 導通的情況下、時脈信號(clock)保持在低態的情況，此時二極體

D

逆向 偏壓截止，電感電流

i

流經功率開關對電感儲能，迫使電感電流逐漸上

升，而電流誤差信號∆ = −

i i

^*

i

將隨著實際電流

i

的逐漸上升而下降，直

由上述的分析，可以明白藉由功率開關的導通與截止，使得實際電 流

i

追隨弦波電流命命

i

^*，達成功因改善的目標。再者，若當負載變動 造成輸出電壓產生變化，假如輸出電壓下降，則誤差電壓信號∆

V

_o1變 大，此時電流命令

i

^*跟著變大，使實際電流

i

為了追隨

i

^*而變大，迫使輸 出電壓上升。反之若輸出電壓上升則∆

V

_o1變小，此時電流命令

i

^*與實際 電流

i

均變小，使得輸出電壓下降，如此的調制動作將可以強迫輸出電 壓保持在某一個定值。

在文檔中 開關式磁阻馬達之設計、驅動、控制改善及前瞻技術開發---子計畫二：開關式磁阻馬達在洗衣機的應用及其無轉軸驅動器之研發(II) (頁 32-38)