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交錯CRM BOOST PFC仿真(2)

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

上一期通過單相CRM BOOST PFC仿真已經(jīng)把主功率電路、環(huán)路控制ON TIME、過零檢測、起振信號驗證完成,接下來就是加入交錯電路,實現(xiàn)兩相變頻交錯。

第一步是先把單相臨界模式PFC直接改為兩相并聯(lián),共用驅(qū)動,保證功率電路能正常工作,并將環(huán)路參數(shù)調(diào)好,調(diào)試方法請參考交錯CRM BOOST PFC仿真(一)。

功率級和環(huán)路調(diào)好后就只剩下把兩相驅(qū)動交錯了。

一種是抓取主相周期值除以2并與從相的周期值相減,得到誤差信號來調(diào)節(jié)從相斜坡的斜率即增加或減小從相的導(dǎo)通時間(也可以同時調(diào)節(jié)主相與從相)。如下圖:

wKgZomSNG1aARwOcAADPlIRaImE915.jpg

通過波形更容易理解上圖的含義。如下圖,主相開通時開始計時,下次開通時復(fù)位并重新開始計時,若從相滯后180度,則從相開通的時刻剛好是主相周期值的一半。利用該關(guān)系,我們可以使用上圖論文的方法,將主相半周期值與從相開通時刻抓取的周期值作差,通過OTA補(bǔ)償后得到電流疊加到從相斜坡調(diào)整開通時刻,即可調(diào)整相位。

wKgZomSNG1aARVFyAAE08L5cHfg486.jpg

第二種是用RS觸發(fā)器。兩相驅(qū)動分別作為RS觸發(fā)器輸入,兩驅(qū)動錯相180度時,觸發(fā)器輸出Q為占空比50%的方波,深度濾波后即可得到一個半電壓(若Q的高電平為5V,濾平后為2.5V),該濾波值與基準(zhǔn)電壓2.5V作為誤差輸入,誤差輸出值補(bǔ)償從相的斜坡即可調(diào)整從相開通時刻從而調(diào)整錯相,如下圖。

wKgZomSNG1aAEeYLAAILnmP28BY944.jpg

弄清原理就可以開始搭電路了。

使用第一種方法需要抓取周期值并保持,我第一時間想到了數(shù)字環(huán)路中用到的ZOH,靈感來得就是這么突然,真是腦洞大開,絕對原創(chuàng)。

先驗證電路可行性:給定兩個交錯180度的三角波,并用各自的觸發(fā)信號來觸發(fā)抓取信號,原理圖如下:

wKgaomSNG1aAXFvoAAEJ7jEwIrU031.jpg

備注:因為電容充放電是需要時間的,所以會給周期計時帶來一定誤差,為了盡量減小誤差,需要保證放電開關(guān)的放電電阻盡量小,放電時間盡量短,保證每個周期結(jié)束時電容電壓能復(fù)位到0,還要保證先抓取完后再放電,即放電信號相對抓取信號需要給延時。驗證波形如下:

wKgZomSNG1aAAHB_AAFcrxRtBxA276.jpg

周期計時也可以用自帶的計數(shù)器。

以上仿真證明了ZOH+電容計時可實現(xiàn)周期值及半周期值的抓取與保持,可將該方法用于交錯邏輯。交錯電路如下:

wKgaomSNG1aAbxjpAAU6ETBuqWI272.jpg

若主從錯相<180度,即從相提前開通,則錯相誤差信號>0,負(fù)反饋運放輸出<0,VCCS輸出負(fù)電流減小從相斜坡斜率,即增大從相Ton,則下個周期從相開通滯后。
電路還需要加入交流過零處的特殊處理,如過零處提前關(guān)閉從相、交錯信號在過零處消隱等。另外還可在電路上加入最大最小導(dǎo)通時間限制,總之要實現(xiàn)全部仿真還是要花費大量的時間去驗證分析。

閉環(huán)鎖相所需的仿真時間相對較長,分析波形可以得到一種更簡單的錯相方法:直接在周期值的一半時開通從相即是錯相180度。這種開環(huán)錯相不需要通過鎖相環(huán)調(diào)節(jié), 仿真速度更快。抓取主相上一周期的周期值除以2作基準(zhǔn),然后引入另一電容計時,當(dāng)主相開通一半時比較器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)從相開通,抓取后立即將電容放電,即可實現(xiàn)開環(huán)錯相(多相交錯同樣簡單適用)。如下圖:

wKgaomSNG1eAc5s-AACad3g45m0586.jpg

wKgZomSNG1eARQGzAAFbSbUORY0629.jpg

注意以上方法不同的計時電容均使用了同樣的斜坡斜率。

論文另一種方法使用RS觸發(fā)器,相對容易實現(xiàn),給定兩個交錯180度的三角波驗證同樣可以直觀的看出效果,如下圖:

wKgaomSNG1eAeu-HAACd7gVtHpg336.jpg

wKgZomSNG1eAbhMcAAFF1DSl0A0802.jpg

注:由于PFC的帶寬低,跑POP時不容易收斂,需要調(diào)整POP仿真參數(shù),否則POP會報錯。如下圖,默認(rèn)分別為1p和5,可適當(dāng)加大直到收斂。

wKgaomSNG1eAUwSpAAA1PmcsnHM942.jpg

以上就是兩相變頻交錯的實現(xiàn)方法,后面將介紹交錯CRM BOOST PFC的總體仿真、從有橋PFC如何轉(zhuǎn)換為無橋TCM交錯圖騰柱PFC、以及這些仿真在PSIM中的實現(xiàn)方法。

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