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图 1。3 Boost PFC 变换器

(a) 电感电流连续模式 (b) 电感电流临界连续模式

(c) 电感电流断续模式 图 1。4 电感电流工作模式

1。2 研究内容

本文研究采用电感电流临界连续的 Boost 功率因数校正变换器，前文已经指出了其具有 开关管零电流开通，二极管零电流关断，不存在反向恢复，输入功率因数高等优点，现介绍 文章的主要内容：

第一章介绍课题的研究背景，介绍了谐波产生的原因，给出功率因数的定义，介绍了功 率因数校正的两种方法并指出有源功率因数校正中的Boost PFC变换器在不同模式下的优缺 点及应用场合。

第二章介绍 CRM Boost PFC 变换器的工作原理及其控制方法。

第三章给出一台 300W 的 CRM Boost PFC 变换器详细参数设计过程，包括独立电感设计、 功率器件的选择，并进行仿真验证。

第四章是对全文工作的总结，并提出可以进一步改进之处。

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2 CRM Boost PFC 变换器

2。1 引言

Boost 变换器是现阶段实现功率因数校正常用的几种电路拓扑之一，其工作在 CRM 时， 具有二极管零电流关断、开关管零电流导通、输入功率因数高等多个优点。本章将研究其工 作原理及控制方法。文献综述

2。2 CRM Boost PFC 变换器介绍

2。2。1 工作原理

图 2。1 是 Boost PFC 变换器的主电路图，其中 D 是二极管，Q 是开关管，Cf 是输出滤波 电容，L 是输入电感。为方便进行分析，先做以下假设：1) 所有的元器件均为理想器件；2) 输 出电压纹波对比其直流量很小，可近似认为输出电压是不变的；3) 开关管的开关频率远远高 于输入电压频率。

图 2。1 Boost PFC 变换器的主电路

首先定义输入交流电压的表达式为：

其中输入电压有效值为 Vin，输入电压频率为 fline，输入电压角频率为=2πfline，则输入电压整 流后的电压为：

图 2。2 为一个开关周期内电感电流和开关管的驱动信号波形。当开关管 Q 导通时，二极 管 D 截止，电感 L 两端的电压为 vg，流过电感的电流 iL 从零开始线性上升，上升的斜率是 vg

/L，经过一段时间后 iL 到达峰值，其峰值为：

上式中的 ton 为 Q 的导通时间。

当开关管 Q 关断之后，此时 iL 通过二极管 D 续流，电感 L 两端的电压为 vg－Vo，电感电 流 iL 以(vg－Vo)/L 的斜率从 iL_pk 开始下降，其下降到零的时间 toff 为

因为 Boost 变换器工作在 CRM 模式，所以当流过二极管 D 的电流下降到零时，开关管 Q

又导通了，开始新的开关周期。

图 2。2  一个开关周期内 vgs 和 iL 的波形图

式(2。4)也可以用与占空比相关的形式来表示：

vg dts  (Vo   vg )(1d )ts

其中 ts 为开关周期，d 为占空比。对公式进一步化简得到 d 的表达式为：

从图 2。2 可以看出，由于在每一个开关周期内，电感电流线性上升，线性下降，所以其 平均值 iL_avg 是其峰值的一半。由式(2。3)可得：

由式(2。7)可知，如果在一个输入周期里，开关管 Q 的导通时间 ton 是固定的，那么电感电 流的平均值 iL_avg 与整流电压 vg 成正比。从式(2。4)可以看出，开关管的关断时间 toff 是一直变 化的，因此开关管的开关频率也是变化的。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*