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第二部分 临界电流模式的PFC
临界模式控制有谷底开通和零反向恢复电流的优点,在500瓦以下的场合有非常多的应用。其控制逻辑主要是检测电感电流,当电感电流下降到接近零时,开始一个新的周期。工作频率是变化的,不同于固定频率的工作方式,它需要一个控制电路来实现新的周期刷新。
临界模式的控制原理,可以参考ST的L6562A的控制逻辑,下面就将L6562A的控制思路,在PSPICE环境下建立仿真模型。
(图六 L6562A的控制逻辑图)
下面就对几个重要的引脚说明:
1、乘法器,采集交流电压输入波形,通过连接到整流后的电阻分压得到120HZ的工频波形。这个交流电的波形用来调制流入电感的电流波形。在仿真环境里建模,可以用E 模型,调制增益为0.01,衰减工频波形100倍。
2、误差放大器,将输出电压和基准电压进行比较。得到误差放大电压,送到乘法器。在乘法器将误差放大器的输出电压和交流电波形相乘,得到交流波形调制的误差放大电压。 3、PWM比较器,乘法器的输出和电感电流峰值信号比较。实现电感电流的峰值跟随交流电的波形包络,详情见下图: (图七 临界模式的电感电和控制流示意图 ) 4、RS触发的控制逻辑: 1) MOS开通时,首先由乘法器给定的峰值电流点。乘法器的给定在PWM比较器的反向输入端,因此比较器在此时的输出会是LOW。电感的电流随着时间线性增加,达到乘法器的给定时。此时比较器的状态改变,输出变为HI。 2) Diode开通时,电感两端电压反向,然后对负载放电,电感电流线性下降。直到电感电流下降到零,电感~开关~二极管的开关节点的电压也下降到很低。然后电流检测绕组在ZCD比较器上,将低于同相端给定的1.5V。ZCD比较器输出高电平。 3)刷新周期,RS触发在此时的输入情况是:R= LOW , S = HI 。根据真值表可以得到 Q= LOW QB = HI。然后ZCD从高到低,S重新变低,此时开始一个新的周期。 在PSPICE里面建立的电路模型为: (图八 临界模式的PSPCIE仿真模型)
下面是对上图的功能模块说明:
E1 用理想比较器做PWM比较器,实现对峰值电流的控制。
E3 仿真环境下我没有用ZCD绕组,但是使用了理想比较器来对电感电流进行检测,当电感电流低于0.001A时,发出5V ,其表达语句为:if( -I(L1) < 0.0001 , 5 , 0)
开关管的驱动用是也是一个理想比较器:if(V(pfc_drv) > 3 , 10 , 0)
仿真得到的波形:
上侧绿色 :电感电流波形
下图红色:乘法器的输出,可见乘法器完全给定了峰值电流的高度。
下侧绿色: SEN电阻上的电压 PFC_CS。 (图9 临界模式的典型波形) 一个完整的上电波形,过冲有点大, 可以调整反馈解决。
上侧绿色 :输出电压
下侧绿色 :PFC_CS
下侧红色:乘法器的输出
(图10 临界模式的典型波形) 从上图来看,该模型已经实现了临界模式PFC的功能。
参考文档:
1、ST L6562A 数据手册和应用文档
2、TI UC3854A 数据手册和应用文档
仿真环境:
Orcad Capture PSPICE A/D 16.6
最后,谢谢观看,欢迎参与PSPICE仿真和建模的讨论。原理图和仿真文件:
临界模式 :
tm_pfc_test_v1.pdf
(58.84 KB, 下载次数: 1447)
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| | | | | | | | | 展开哪里的?
本帖最后由 maileyang 于 2015-10-11 00:39 编辑
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| | | | | | | 第三部分 : 平均电流模式的交错PFC仿真
根据TI的文档,交错模式的CCM模式的PFC。能比同等功率的PFC电感能量至少降低一半,输入和输出纹波电流也大幅度的降低。能降低Cbulk电容的容量和体积,也可以降低差模电感的体积。
不必多说太多,下面是控制模型。是在UC3854A的平均电流控制的基础上,增加一相固定延迟的的输出。两路PFC信号共用误差放大器,乘法器的输出,平均电流给定。其PWM比较电路,在三角波上插入一个固定的延迟。比如100KHZ的周期是10us,这里另外一个通道固定延迟5us。这样就简单的实现了交错PFC的控制。
上图可以中可以看到,两个实现PWM脉宽的三角波和平均电流的给定比较,其中一个三角波滞后5us,即半个周期。第三幅显示的是两相电感电流,最下侧为两路PWM的驱动信号。
其其模型为:
仿真一个完整的上电波形为:
下面是展开后的一个周期:
上面两个图像都是三角波和平均电流的给定。
第三幅是两个电感的电流。
最后面是两路PWM的驱动波形。
原理图:
twophase_interleaving_ccm_pfc_v.pdf
(86.3 KB, 下载次数: 1260)
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| | | | | | | 发现有个问题,这两个仿真输出电压在不断变大,并没有恒定。 |
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| | | | | 仿真所需要的库:
ABM 行为模型库
ANALOG 模拟元件库
SOURCE 电源库
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| | | | | | | 帅锅出品,必属精品,弱弱问一句 能不能把设计仿真模型遇到的问题、为什么会有这样的波形、仿真模型在实物上需要注意哪些问题分享一下
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| | | | | | | | | 金哥,你好。
这个仿真是针对系统级,没有针对元件级来建模哦。
如果要元件级建模,那么电感的寄生电容,管子的Coss电容,二极管的反向恢复电流也应该要搞进去。
这样得到的波形才更加接近现实。
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| | | | | | | 大神,能否提供下这几个库,我安装的是16.5,但是仿真的时候总是显示,有几个器件没有添加,比如FFLOP在我的软件中就找不到。谢谢
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| | | | | | | | | application.olb库不是自带的,楼主好像没给。。。。。。弱弱问一下解决了么。。
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| | | | | 楼主,你好,可以贡献点模型供LTSPICE使用么?
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| | | | | | | 大师,您好。LT SPICE 我不会玩啊。
P SPICE 不能转到这个软件吗?
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| | | | | | | | | 杨帅的仿真真是棒啊,就算不懂这种技术,看看电路图都学到了不少SPICE的东西
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| | | | | 膜拜!!都是精华啊!!最近正被PSpice搞的头疼! |
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| | | | | 缺少APPLICATION.OLB的库,相关元件无定义
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| | | | | | | 兄弟,请问一下这个问题解决了吗。我下载了源文件,仿真也遇到了这个问题!
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| | | | | 大佬你是真厉害啊。您这是直接把控制芯片的内部电路给搭出来了
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| | | | | 正想做个28180的PFC仿真,看看楼主是怎么做的 。。感谢楼主的无私精神。 |
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| | | | | 想问问楼主,28180实际应用中发现功率到了一定程度会出现输入电流波峰出凸起,这是什么情况? |
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| | | | | 求大佬看下什么问题,我根据您上面原理图仿真,总是无法收敛。十分感谢
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| | | | | | | 您好 请问收敛问题解决了?我现在也碰到收敛的问题了
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| | | | | 临界模式PFC和连续模式PFC的建模和仿真 ,最近刚好用到来学习一下 |
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