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关于模拟电路实现的平均电流模式控制的无桥图腾PFC的电压电流采样

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ckj_ck
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LV8
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  • 2018-5-29 21:05:26
平均电流模式控制的无桥图腾PFC,显然是数字dsp控制来的更加简单。但如果不用dsp,就用模拟电路来搞,如何采样电压电流,就显的耐人寻味了。

用dsp搞,你可以只采个正弦波,采到了就送到dsp里去做运算处理就行了。

但是用模拟电路搞,因为现有的pfc控制ic都只能处理馒头波形式的电压和电流(这是由平均电流模式控制这样的控制方式所决定的),而无桥图腾恰巧因为无桥的原因,没法直接采样到馒头波形式的电压和电流,所以采样电路要进行额外的电路处理,使其成为馒头波形式的采样才可。

1.jpg
ckj_ck
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LV8
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  • 2018-5-29 21:06:49
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有做过模拟方案的平均电流模式的无桥图腾PFC的前辈么?请教下是如何进行电压电流采样的?
谢谢
ckj_ck
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LV8
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  • 2018-5-29 21:19:40
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这里先粗略给出我想到的几种方案:

关于母线电流采样:
1. 霍尔,采样到后再用全波整流或者全桥整流来搞成馒头波。(缺点:整流部分,全波体积大,不宜,全桥则会因为二极管压降的原因造成底部(波谷)失真,不宜)
2. 电流互感器,用磁环做一个电流互感器来采样电流,(缺点:体积大。因为需要采样的电流频率很低,才50Hz,所以需要很大的原边电感才行,这就导致了这个互感器势必会带来不小的体积)
3. 检流电阻,检测到的是一个交流信号,需做一定处理变为馒头波(电压幅度小的原因会让全桥整流成为不可能,而全波整流因为设计到变压器处理低频会比较体积大,所以也不宜采取),并且较前两者方案带来的功耗较大。
4. 检流电阻 + 运放
5. GMR传感器(又名:磁场传感器,巨磁阻传感器),可以用来替代霍尔检测,体积略有减小,但不是非常显著。

关于母线电压采样:
1. 桥堆+分压
2. 电压互感器+整流(缺点:体积大,并且需要非常庞大的电感量使得流过这个变压器原边的电流足够小,小至足以保证不影响PF,或者说串电阻;并且需要注意采样到的电压的相移,要尽可能保证相移=0,粗略分析下来非常不适用。。)
3. 在普通无桥里见过一本书上给了些二极管配合电阻电容(如下图),或者只用电阻电容来采样整流母线电压的方案,还未来得及具体分析,不一定能适用于无桥图腾的拓扑里,因为那种采样方式完全是依赖于普通无桥那样的拓扑才存在的,如果有人分析过甚至做过这样的电路采样,还望不吝赐教。
2.jpg





ckj_ck
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  • 2018-5-30 14:10:40
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初步分析了下上楼(3楼)中的图6-15,感觉并不是一个可以正常工作的电路。
不过用在如下的电路结构中倒是可以的,
1.PNG
因为VD3和VD4的存在并且用的是IGBT无体二极管使得电流必定从shunt电阻那里走,以及是放在电感前面做检测的,初步分析下来感觉这两个条件缺一不可。并且红圈里的这两个电阻的阻值一定要相等,否则会造成正负半周检测到的电压波形不等(因为正半周是取红圈中右边电阻上的电压,负半周取左侧电阻的电压)
但是在无桥图腾里,这样的方案便不适用了。
cyx7610
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  • 2018-5-30 22:51:23
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同意你的看法。
ckj_ck
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LV8
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  • 2018-6-1 13:37:06
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现在觉得可行的方案暂时有:

电压检测:
1,整流+分压+运放差分(减法器),由于运放差分(减法器)需要接地,所以在这一级前得加一个隔离
2,

电流检测:
1,AC输入线上串霍尔+整流(其中,霍尔也可以换成 用硅钢片或者非晶或者纳米晶搞互感器检测)(Tips:整流方式为:先用运放预补偿整流即将带来的误差,再整流,再差分)
2,对无桥图腾的工频管进行分别检流,然后运放加法器相加。其中,下管的直接一个电阻检测搞定,上管电流用硅钢片或者非晶或者纳米晶搞互感器检测,然后把两个电流信号相加
3. 将方案2中的互感器换成隔离运放,例如AVAGO的ACPL-C78x,TI的AMC1200
4. 将方案1中的霍尔换为如下图的电阻浮地检测,以GND1为后续电路直至Vg之前的系统地。整流思路不变。
2.PNG

clover333
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学习下!不知道楼主有实际使用么?
SkyCode
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关注一下
ckj_ck
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  • 2018-6-25 12:55:19
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以下摘录自另外一篇相关帖子。

http://bbs.21dianyuan.com/forum.php?mod=viewthread&tid=293438

8楼 ipower_cube:
利用两个高频CT检测MOS管电流,然后再合成电感电流,但这种方案比较复杂,因为工频换向前后,
MOS电流和以前状态不同,需要在CT副边通过小信号MOS管切换。

9楼 westbrook:
可以直接采用电阻检测+隔离运放进行采样。
电阻的位置与电感串联,如果采用CT检测MOS管的高频电流进行合成的话,会比较麻烦复杂。

17楼 westbrook:
(1)光耦隔离采样
采样完整的电感电流,可以在N线上放一个采样电阻,然后用光耦放大器进行放大隔离,从而得到电感电流。
(2)互感器采样全电流电感
由于直接采样电感电流比较复杂,所以通常会分别采用MOS管电流和二极管电流,然后将二者重组得到电感电流;(台达有专利)
(3)只采电感电流上升沿或者下降沿中点
针对无桥PFC,可以只采电感电流上升沿或下降沿中点的值作为电感电流平均值的方法。(没有进行过评估,该方案TI有提出)

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