PFC环路学习

1. 什么是PFC环路？
   PFC环路：（Power Factor Correction）功率因数校准控制环路。用于改善电源的功率因数，减少谐波干扰，提高电能利用率。功率因数低会导致电网效率下降，增加线路损耗，所以PFC在电源设计中非常重要。其核心目标是让输入电流波形与输入电压波形同相位且接近正弦波，从而减少谐波污染并提高电能利用率。

   功率因数：有功功率与视在功率的比值。PF = cosϕ。
   
   那电压电流什么时候会出现不同相位呢？以全桥整流电路为例
   
   交流电经过全桥整流电路后变成馒头波，再经过电容C滤波后编程带有纹波的直流电。
   
   以一个周期为例
   1.电容C在T0-T1的时间段充电，二极管正向导通，当交流输入达到峰值时，电容电压也随之达到峰值。
   2.在T1-T2段，由于 电容电压 已经高于交流输入电压 。二极管 反向截止 ，从电源来看，此时是没有交流电流通过二极管的。
   下一个周期来到时，由于电容的储能作用电压还未下降，二极管同样也反向截止，直到交流电压上升到比电容要大的时候，二极管才会再次开通，交流电流才得以输入负载。
   这样通过全桥电路为例，可以得到一个结论：交流电源只有每个周期内的一部分时间向负载提供电流，这样就引起了功率因素的下降。
   

2. PFC的组成
   PFC环路通常由电压外环和电流内环组成。以Boost拓扑为例：
   2.1电压外环
   ·功能：调节输出电压，使其稳定在设定值（如400V DC）。
   2.2电流内环
   ·功能：控制输入电流Iin，使其跟踪输入电压Vin的波形。

3. 工作原理
   ·输入电压采样：检测交流输入电压波形，生成正弦参考信号。
   ·电压环调节：通过误差放大器和补偿器，调整电流幅值参考。
   ·电流环跟踪：控制开关管（如MOSFET）的占空比，使输入电流Iin跟随Vin的相位和波形。
   ·动态响应：在负载变化或输入电压波动时，双环协同工作以维持高功率因数。

4. 设计要点
   ·平均电流控制：电流环直接控制电感电流平均值，精度高但需快速ADC和运算。
   ·峰值电流控制：基于电感电流峰值调整占空比，简单但易受噪声影响。
   ·滞环控制：通过设定电流上下限快速响应，但开关频率不固定。

·补偿网络设计
·电压环补偿：通常采用 Type II 或 Type III 补偿器，平衡稳定性和响应速度。
Type II补偿器：包含一个极点和一个零点，适用于中等带宽需求。
Type III补偿器：包含两个极点和两个零点，支持更宽带宽和相位裕度。
·电流环补偿：需高带宽（通常为开关频率的1/10~1/5），常用PI或PID控制器。

总结：
PFC环路通过双闭环控制（电压外环+电流内环），动态调整输入电流波形，实现高功率因数和低谐波失真。设计时需重点考虑控制策略、补偿网络和拓扑选择，并通过实验验证环路稳定性与动态性能。

5. 环路控制PFC环路学习

• 电流内环的实现
  乘法器模块：将外环的输出（幅值参考）与输出电压波形相乘，生成正弦参考电流Iref.
  Iref = K * Vin * sin(w)t
  K: 由电压外环调节的增益系数，用于控制电流幅值。

  电流误差计算

中断采样
ADC采样