改善高线路工作的简单调整方法 - 增强电源设计中PFC段性能的方法

　　如图6所示，在VCC与引脚5(ZCD引脚)之间布设一颗电阻，能够减轻或抑制这个现象。这样一来，ZCD引脚上就产生了偏置。

　　图6 ZCD引脚上的调整

　　在测试的应用中，VCC为15V，且Rzcd=68kΩ。在VCC与引脚5之间增加一颗电阻Roff=680kΩ，就改变了施加在引脚5(ZCD引脚)上的电压。退磁相位期间ZCD引脚上施加的实际VAUX电压就变为：

(1)

　　然后，施加在引脚5上的电压就偏置。事实上，这就像是VAUX电压与减小了1.36V的ZCD阈值比较。这样一来，新的实际ZCD阈值就是：

　　Vpin5上升：最低值为0.74V，典型值为0.94V,最大值为1.14V;

　　Vpin5下降：最低值为0.14V，典型值为0.24V,最大值为0.44V。

　　这些降低的ZCD阈值增加了ZCD的精度，并能抑制CCM工作，在相同条件下获得的波特图(见图7)就证实了这一点。

　　图7 调整改善器件工作

　　必须注意，Vpin5下降(我们的案例中是1.5V)时，偏置必须保持在低于ZCD最低阈值。这是为了确保新的实际ZCD阈值(Vpin5下降时) 保持高于0V。否则，系统可能难于检测磁芯复位并因此启动新的开关序列。出于这个目的，应当考虑到VCC的变化。

　　启动时的大过冲

　　PFC段从输入线路正弦波电压源吸收正弦电流，因此，它们为负载提供仅匹配平均需求的方波正弦功率。输出电容(大电容)“吸收”实际提供的功率与负载消耗的功率之差值。

　　● 馈送给负载的功率低于需求时，输出电容放电，补偿功率差额。

　　● 提供的功率超过负载功耗时，输出电容充电，存储多余的能量。

　　因此，输出电压呈现出输入线路频率2倍的低频交流含量。不利的是，PFC电流整形(current-shaping)方法均基于控制信号无纹波的假设。否则，就不能够优化功率因数，因为输入线路电流重新复制了控制信号失真。这就是众所周知的PFC电路动态性能差的原因。它们的稳压环路带宽设得极低，从而抑制100Hz或120Hz纹波，否则输出电压就会注入这纹波。

　　由于系统极慢，PFC段遭受陡峭的负载或输入电压变化时，会在大电容上呈现出大的过冲(over-shoot)或欠冲(under-shoot)。启动序列就是这些瞬态中的一种，能够产生大的电压过应力(over-stress)。

　　图8 输出电压纹波

　　图9展示能在启动相位期间观察到的那类过冲。这波特图是使用由NCP1607驱动、负载是下行转换器的PFC段获得的。

　　图9 启动相位期间的过冲

　　承受启动过冲

　　应用软启动是减小过冲的一种自然选择。然而，设计人员所选择的控制器并不必须具有这个功能特性。此外，从定义来看，这种功能减缓了启动速度，而这并非总是可以接受。

　　另外一种简单的选择涉及在反馈感测电阻分压器处增加一个电容，如图10所示。在这个图中，我们假定感测网络中上部的电阻分割为两个电阻，而电容Cfb并联连接在其中一个电阻的两端。

　　图10 小幅调整反馈网络

　　如果控制电路中嵌入了传统的误差放大器，让我们分析电容Cfb的影响。在稳态，Cfb改变了传递函数。通过检测，我们立即注意到它增加了：

　　处于下述频率的一个零点：

(2)

　　处于下述频率的一个极点：

(3)

　　控制器集成了传导误差放大器(OTA)时，情况就有点不同。这是因为反馈引脚(误差放大器的反相输入)不再是虚接地(virtual ground)。因此，电阻分压器中下部位置的电阻(RfbL)影响了极点频率的表达式。实际上，采用OTA时：

(4)

　　然而，PFC输出电压的稳压电平通常处于390V范围，而控制器参考电压处在少数几伏的范围。因此，与(RfbU1+RfbU2)相比，RfbL极小;如果RfbU1与RfbU2处在相同范围，或如果RfbU1小于RfbU2，我们就可以考虑：RfbL=RfbU2。事实上，设计人员基于这些考虑因素，能够得出近似Cfb产生的极点频率，即：

(5)

　　最后，两种配置中都获得相同的极点。

　　这些条件(RfbU1≈RfbU2)或(RfbU1≤RfbU2)并非限制性条件。相反，满足这些条件是明智之举，因为RfbU1两端的电压及相应的Cfb两端的电压取决于RfbU1值与(RfbU1+RfbU2+RfbL)总电阻值的相对比较关系。这就是为什么它们是现实可行的原因。

　　如果RfbU1与RfbU2这两个电阻拥有类似阻值，

(6)

　　如果RfbL=RfbU2：

(7)

　　最后，如果与RfbU2相比RfbU1极小，我们就获得在控制至输出传递函数中抵消(cancel)的极点和零点。这样，增加Cfb就对环路和交越频率没有影响。如果RfbU1与RfbU2处在相同范围，低频增益就略微增加，交越频率就以跟fp与fz的相同比率增加。事实上，特别是在RfbL=RfbU2时，这个增加的电容并不会大幅改变PFC段的动态性能。

　　然而，在启动相位期间，这个电容发挥重要作用。当输出电压上升时，Cfb电容也充电。Cfb充电电流增加到反馈电流中，所以稳压电平临时降低。这增加的电流与Cfb电容值成正比，并取决于输出电压的陡峭度，因此，在输出电压快速充电时，这个影响更引人注目。