0 引言
图腾柱PFC 相较于其他PFC 有着损耗低、结构简单、共模噪声低的优点。随着新型半导体器件氮化镓的发展，使得图腾柱PFC 的优点更加明显。新型半导体器件氮化镓和普通硅MOSFET 相比，具有开关速度快、封装尺寸小、无反向恢复等优点，可以大幅度提升开关频率，同时保持了良好的效率指标，具有很好的发展趋势。 若使变换器主功率器件工作于软开关状态，根据类似文献[5]的分析，模拟芯片实现较为复杂，且目前市面并不存在此类模拟控制芯片。由于数字控制芯片的性能越来越强大，并且价格越来越低，使用数字控制可以在硬件电路不变的情况下实现电路的更多功能。所以本文在数字控制器的基础上研究图腾柱PFC 的TCM 控制方式。 1 TCM 控制策略分析
由分析知，变换器工作于TCM 模式时，在开关管S 1导通时间内，开关管导通时间与电感电流峰值关系为 ()
pk on in I T L
θ= （1）
式（1）中θ=2πf L t，f L 为输入电压频率，由于I pk (θ)与V in (θ)为同频的正弦波， 关闭起重装置
在负载恒定及输入电压不变时，由能量守恒定律得变换器输入阻抗为恒定值，则开关管导通时间T on 恒定。
由以上分析得电感电流峰值表达式为 ()()on in pk T V L
硅链
直升机救援θθ=
Ｉ （2）
在TCM 模式下，忽略负值的影响，电感电流平均值约为输入电流峰值的
1
2
，得输入电流平均值表达式为 ()1()22on in avg
pk T V I L
θθ==Ｉ （3）由式（3）可以看出，在输出负载恒定时，T on 为一定值，则2on
T L
为定值，输入电流随输入电压正弦变化，在此模式下可以实现输入电流校正功能。
ctsb2 TCM 控制下系统开关频率的分析
由以上分析可知，无论在电路工作的任何过程中，一个开关周期内的电感电流的变化总为从一定负值线性上升到最高值I pk ，
后再下降至一定负值。下面将对第n 个开关周期内的电感电流变化作详细分析。
在第n 个开关周期内，由于负载为一恒定值，开关管导通时间为T on ，开关管关断时间为T off ，则在第n 个开关周期时间为
s
on off T T T =+ （4）
由
()
()
pk off dc in LI T u V θθ=
−
（5）
则开关管的频率表达式为
11s on off f T T T ==+
（6）
strategy is verified by Simulink simulation analysis, which provides a reference for the realization of the digital controller.Keywords: Totem Pole PFC ；TCM ；Digital Control ；Soft Switch ；Simulink
3 主电路设计及仿真分析
经过第二节TCM 控制系统的分析及第三节的控制电路的模型搭建分析，验证设计一款图腾柱PFC 变换器，并仿真分析。变换器主要参数指标如表1所示。家庭水景喷泉
表1 图腾柱PFC 变换器主要参数指标
名称
参数输入电压220V(AC)输出电压400V(DC)输出功率800W 变换器开关频率100KHz 以上
输出电压纹波
<5%
4 仿真验证
根据TCM 控制下的图腾柱PFC 的工作状态分析及数字控制在SimuLink 中的实现方法，对TCM 控制下的图腾柱PFC 进行了主电路及控制电路的仿真模型搭建。
如图1所示为图腾柱PFC 的主电路仿真模型，仿真参数为：输入电压220V （AC/50Hz），输出电压400V （DC），输入电感60mH，输出电容200uF，系统开关频率大于100kHz。
如图2所示为输入电压与输入电流波形，从图中可以看出输入电流跟随输入电压相位且具有较高的正弦度，且电感电流全部都具有负值，符合TCM 控制下的电路工作特点。
从图3可以看出在输入电压最大值
纹波在满载情况下小于10V，小于设计要求的5%。
5 结论
以TCM 控制下的图腾柱PFC 作为研究分析的对象，分析
powergui
Voltage Measurement3
Current Measurement3
图2 PFC 输入电压与输入电流
图3 输入电压正半周时主管管压降、驱动信号与输入电流对比图
茶浴炉
（下转第20页）
图5 程序流程图
3 软件设计
本文设计的单片机程序是在WinAVR 开源环境中用C 语言编写，采用模块化结构设计，完成数字控制和人机交互功
作者简介
朱荔（1979--），女，助理研究员，主要从事自动化控制、智能
仪表等方面的研究。
了TCM 控制下的图腾柱PFC 可以实现全范围的全开关，并在数字控制的基础上对TCM 的实现方法进行了分析讨论，数字控制的灵活性降低了硬件电路的设计难度，通过仿真结果表明TCM 控制下的图腾柱PFC 在可以实现输入电流校正的同
图4 PFC 满载情况下输出电压纹波
时，同时也实现开关管全输入电压范围的软开关，验证了电路设计的正确性，为数字控制器实现TCM 控制方式提供了设计参考。
参考文献
[1]张俊超.基于GaN 的全数字控制图
腾柱式无桥PFC 的研究[D].辽宁工业大学,2018.
[2]高裴石.基于氮化镓器件的Boost PFC 分析与设计[D].合肥工业大学,2017.[3]陈喜亮.图腾柱无桥PFC 变流器研究[D].浙江大学,2014.
[4] 华为技术有限公司.无桥功率因数校正电路及其控制方
法[P].中国:CN 102545582 B, 2014.
[5]徐厚建.临界连续模式高效率无桥PFC 整流器研究[D].
浙江大学,2018.
（上接第28页）
