PFC連續導通模式控制架構

4.2.1 控制IC工作原理

本文的系統採用UCC3818作為其PFC控制IC，圖4.1為其用於升壓式PFC轉換器的 平均電流模式控制架構。系統將輸出電壓Vo回授，並與參考電壓Vref相減，所得到的誤 差訊號進入電壓控制迴路經過誤差補償放大器的調變後，再與經過橋式整流器整流的 輸入線電壓，相乘成為電流命令訊號。電感電流經過感應電阻所形成的電壓再與

圖4.1 平均電流控制模式控制架構

電流命令訊號進行相減，經過電流補償放大器產生最後控制開關的PWM訊號。由於升 壓式轉換器的電感電流等同於輸入線電流，故可使得線電流達到追隨線電壓的目的。

在圖4.1中還包括了一個平方器和除法器。輸入電壓以前饋的方式，在UCC3818中 被轉換成電流後送入一個二階低通濾波器以產生一電壓訊號Vff。此訊號Vff與輸入電壓 平均值成正比，Vff平方後將和線電壓半弦波訊號與電壓迴路誤差訊號的乘積作相除，

以使得輸出功率不受到輸入電壓變動而有所影響 [14] 。

4.2.2 平均電流模式控制原理

平均電流模式控制為切換式電源供應器所會遇到的次諧波震盪問題提供了一個不 需要作斜率補償的較佳解決方法。其中心概念在於，在升壓式PFC轉換器開關截止時期 中，原本為下降斜率的電感電流流經感應電阻Rs後產生的電壓訊號經由電流迴路補償 器輸出後會被反向放大，因此變成上升斜率。此斜率不能超過PWM比較器鋸齒波參考 訊號的上升斜率，如圖4.2所示。此一規範為電流迴路補償器在開關頻率的頻率響應之 增益提供一個上限值，間接給定了此電流迴路補償器的增益交越頻率的最大值 [15] 。

在開關截止期間，電感電流的下降斜率為(Vo-Vin)/L，PWM 鋸齒波上升斜率 =

頻率。故電感電流的最大下降斜率發生在Vin = 0時，此時為Vo/L，電感電流的下降斜率 乘上代表回授增益之感應電阻Rs，再乘上電流迴路補償器增益GCA，其最大值必需等於 PWM鋸齒波上升斜率

s o

s s RS CA CA

s s CA s

o V R

L f V v G v

f V G R L

v ≤ ⇒ = =

ˆ ) ˆ

/

( _,max (4-1)

在本系統的升壓式PFC轉換器中，系統電流迴路如圖4.3。Vs = 4 V、fs = 62.3 kHz、

L = 396.9 μH、Vo = 400 V；為了提升效率，本文所使用之伺服器電源未直接使用一個 感應電阻Rs以回授電感電流，而以一組較為複雜之電路使得回授增益為k = 0.15以取代 (4-1)中之Rs，此部分於4.3.1將有更為詳細的說明。

4.2.3 功率開關切換頻率

本系統採用UC3818作為其PFC控制IC，其中升壓式PFC轉換器的功率開關切換頻 率乃經由一個電容跨接於UC3818的CT與GND兩接腳，藉此以設定其IC內部的PWM震 盪器操作頻率。功率開關切換頻率可由下式得到

T

T C

f R

≈ 0×.6

(4-2)

圖4.2 電流誤差放大器輸出與PWM鋸齒波關係圖

圖4.3 平均電流控制模式電流迴路圖

本系統中，電容CT = 470 pF，電阻RT = 22.1 kΩ。 經由計算，此升壓式PFC轉換器

之 開 關 切 換 頻 率 應 操 作 於57.76 kHz 。 而 經 由 系 統 實 際 量 測 ， 開 關 切 換 頻 率 為 62.3 kHz。