低输入电感电流纹波二次型Boost PFC 变换器
0引言
Boost变换器因其拓扑结构简单、输入电流连续、稳态性能优良等优点被广泛应用于功率因数校正变换器[1-8]。根据电感电流连续与否，变换器可分为3种工作模式[9]：连续导电模式(continuousconductionmode，CCM)，临界连续导电模式(criticalconductionmode，CRM)和不连续导电模式(discontinuousconductionmode，DCM)。Boost功率因数校正(powerfactorcorrection，PFC)变换器在这3种工作模式下均存在输入电感电流纹波大的问题，导致前级电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)滤波器的尺寸增大，增加了电路的体积和系统成本[7-8]。因此，研究具有低输入电感电流纹波的PFC变换器具有重要意义。
文献[9-12]提出了交错并联技术，以降低输入电感电流纹波，但它需要两个开关管，增加了控制环路的设计难度和系统成本。文献[13]利用耦合电感和隔直电容将高频电流旁路，以削弱输入电流纹波并减小EMI干扰，但它增加了主电路拓扑的复杂性。文献[14]利用并联在Boost电感和输出二极管的电容来提供高频电流通路，但其仅适用于DCM模式。
与级联型开关变换器[15]相比，二次型开关变换器仅用一个开关管即可实现与占空比成平方关系的直流传输比[16-18]。此外，文献[17]提出将二次型Boost变换器输入电感电流和输出电容电压作为反馈信号的峰值电流控制策略，简化了控制环路设计。二次型变换器因其拓宽了DC-DC变换器的输入电压变化范围以及控制简单等特点得到了广泛关注[17-21]。本文提出将二次型Boost变换器应用于PFC变换器，本文称为二次型BoostPFC变换器。
由于CCMBoostPFC变换器具有比DCMBoostPFC变换器更小的输入电感电流纹波[22]，为得到低输入电感电流纹波的PFC变换器，本文研究输入电感工作于CCM模式的CCM二次型BoostPFC变换器。根据储能电感的工作模式（CCM和DCM模式），可以将CCM二次型BoostPFC变换器分为CCM-CCM二次型BoostPFC变换器和CCM-DCM二次型BoostPFC变换器。通过分析CCMBoostPFC变换器和CCM二次型BoostPFC变换器的占空比关系，得出不同交流输入电压等级下CCMBoostPFC变换器和CCM二次型BoostPFC变换器的输入电感电流纹波和占空比变化范围。研究结果表明，与CCMBoostPFC变换器相比，CCM二次型BoostPFC变换器减小了输入电感电流纹波和占空比变化范围。最后通过仿真分析和实验结果验证理论分析结果的正确性。