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交錯CRM BOOST PFC仿真(1)

CHANBAEK ? 來源:積極向上電源仿真 ? 作者:逐影 ? 2023-06-23 10:34 ? 次閱讀

交錯CRM BOOST PFC可以應用于更大功率變換的場景,目前應用范圍較廣,但是由于其變頻特性,利用仿真實現變頻交錯有一定難度。本人經過長時間研究在SIMPLIS及PSIM環境下搭建了其仿真模型,現將自己的方法分享出來。

wKgaomSNGs-ACAxfAAIIoUn9_Ig646.jpg

交錯TCM Totem-Pole Boost PFC

要實現從零開始搭建交錯CRM BOOST PFC,需要對電路模塊進行逐一驗證,即對仿真電路做加法,把每一個模塊在最簡單的電路中跑成功后再逐一加到整體電路中來。仿真過程即是一個調試過程,要不停的測波形找出BUG。

wKgaomSNGs-AJJGKAAG4PVuKSRA279.jpg

交錯驅動及電感電流

本仿真使用電壓模式恒導通控制及輔助繞組做過零檢測,仿真步驟是先對單相CRM BOOST仿真,使得過零檢測(輔助繞組過零檢測需要加入起振信號,否則電路不會工作,參考L6562)及ON TIME(參考UC3852)模塊正常工作,然后再加入多相交錯模式。

wKgZomSNGs-AfGVDAAEgmDJsyXA366.jpg

CRM(TCM) 模式的PFC由于在工頻周期內開關頻率是變化的,所以不能像CCM模式一樣直接加固定延時錯相。以兩相交錯為例,我們可以直接抓取主相周期并在主相半周期時刻開通從相,此即為剛好錯相180度。多相交錯原理一樣。

交錯TCM圖騰柱PFC工作模式與交錯CRM BOOST PFC,只是在該基礎上增加部分控制即可實現。

首先我們實現ON TIME控制,參考UC3852:

wKgZomSNGs-ASL5kAAGmUn9NnYA019.jpg

對其進行行為建模即得如下電路:

wKgaomSNGs-AYh9TAABjRyp0Oxw327.jpg

通過恒定電流給電容Ct充電實現Ton計時,當輸出電壓穩定時,其誤差信號輸出也是穩定值,恒定電流給電容充電產生電壓斜坡的斜率決定了導通時間,當斜坡信號大于誤差信號時關驅動并對電容放電,電感電流下降到0時觸發ZCD控制開驅動。

當輸出恒定時,導通時間恒定,即恒導通時間控制。

ON TIME模塊波形圖如下:

wKgZomSNGs6AJ7nqAACG6SxUkTQ563.jpg

電感電流過零檢測。由于RS觸發器輸入不能同時為1,所以使用Oneshot抓取上升沿300ns作為ZCD觸發信號。

wKgaomSNGs-AFzk2AAAPiTA3ldg324.jpg

wKgaomSNGs-AKuPZAAAU_yL3zYI030.jpg

由于使用輔助繞組檢測過零信號,所以需要加入起振信號:當無驅動時,電容被電流源充電,電容電壓大于1V時發出高電平觸發RS置位,驅動打開,此時給電容復位,該電路同樣可以限制最大關斷時間:

wKgZomSNGs-AdVPRAAATP6gYj2w791.jpg

配合主路電后該PFC即可正常工作了。

wKgZomSNGs-AW9W2AABYn9ByIVk227.jpg

為了更快的整定仿真環路,需要使用直流輸入獲得功率級波特圖,然后使用TYPE-2A型補償,環路公式使用MATHCAD推導如下:

wKgZomSNGs-AAH2_AAGFvwqOQ5o339.jpg

wKgaomSNGs-AEddaAAB4hBHktBU462.jpg

輸入264Vdc時獲取功率級BODE圖,從下圖知20Hz處功率級增益為54.3,相位為-73。

wKgaomSNGs-AbGmrAACSXERFqso858.jpg

將得到的公式及期望值代入F11窗口,即可用SIMPLIS自動求解出需要的補償參數。

wKgZomSNGs-AdLnnAAAxfUuDA80743.jpg

補償后閉環波特圖如下,與期望值完全相符:

wKgZomSNGs-AUphpAACVxwDU_H0283.jpg

通對比MATHCAD及SIMPLIS得到的數據及波特圖,也可以證實仿真計算的一致性:

wKgaomSNGs-ARflNAAAfyjET5FY402.jpg

wKgaomSNGs-AJUTQAAD5f1ROg2c325.jpg

wKgZomSNGs-AKLUyAAB4saZDv9Y942.jpg

環路調好后,將輸入改為交流后即可得到正常的饅頭波了。

wKgaomSNGtCAcAExAAGJZCD0t_w380.jpg

wKgZomSNGs-AZbARAABskefJr44791.jpg

電感電流

本期先介紹單相CRM BOOST FPC實現方法,下一期將介紹兩相交錯的仿真實現方法。

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