一種用于PFC的模擬乘法器設計

1、LnoiXDfn電源英才網(wǎng)dy.epjob8&xom一種用于PFC的模擬乘法器設計隨著家庭用電設備越來越多，大量的電流諧波分量倒流入電網(wǎng)，造成電網(wǎng)的諧波污 染”。為了抑制這些電流諧波分量，采用功率因素校正技術（PFC）。目前對功率因素校正技術 的研究取得了許多成果，其中，在拓撲結(jié)構(gòu)方面，Boost型pfc技術已經(jīng)完善，在控制方面， 以電流環(huán)、電壓環(huán)的雙環(huán)控制比較成熟。模擬乘法器的設計是實現(xiàn)輸入電流跟隨輸入電壓重 要的一部分，通過對乘法器的輸出與電感電流的峰值比較，在變頻控制下，控制功率開關管 的打開，使開啟時間固定為一個常數(shù)，功率因素理論上為單位值。1變頻控制的基本原理為了得到理論上等于1的功

2、率因素，Boost型PFC通常采用變頻控制法。在Boost拓撲電 路中，電感電流等于輸入電流。在變頻控制下，電感電流（即輸入電流）的平均值為： 驀打伽從式（1）可以看到，如果功率管開啟時間TON始終是一個同定值，電感電流的平均值與 輸入電壓VI成正比，功率因素在理論上將為1，這就是變頻控制的基本原理。由于電感始終 處在臨界導電模式，所以義稱臨界導電控制法。2乘法器在變頻控制中的作用為了在Boost型電路中實現(xiàn)功率管開啟時間為定值，引進了模擬乘法器。在PFC工作在 穩(wěn)定狀態(tài)時，模擬乘法器的輸出電壓VMULT與電感電流檢測電阻Rs上的電壓VRs比較，當 VMULT小于VRs時，功率管關斷，因而開啟

3、時間固定。乘法器的輸出電壓為：式中，k是一個常數(shù)值，Vc在穩(wěn)定工作狀態(tài)下也近乎常數(shù)值。電流楫酒電M.rii為土心=#瑤其（3）Lr在功手管美斷瞬間K曲戶七M由式Q）和式13）可得；很明顯，開啟時間和輸入電壓無關，只和常系數(shù)k、電感L和檢測電阻Rs有關。3乘法器3. 1乘法器的基本原理根據(jù)圖1所示的乘法器的基本結(jié)構(gòu)，VQ3和VQ4組成一個共射差分對，電流源Iss提供差 分對電流偏置，VQ5、VQ6作為差分對的有源負載。VQ3和VQ4是完全相同的三極管，Vid20， 根據(jù)推導，么-ANs 9 I?（ 5）VQ3和VQ4的集電極電流差通過VQ7、VQ8和VQ9組成的鏡像電流源鏡像到VQ1和VQ2 的

4、共射極端，給VQ1和VQ2提供偏置電流，因此，心-婦二Le（ 6）同樣，完全相同的VQ1和VQ2也組成一個共射差分對，IEE為這兩個管子提供偏置電流。 Vid10，可得:電源英才網(wǎng)LJHNjCEMn.所以招到：農(nóng)(2V；)-當(Ic1-Ic2)這個電流差流過1只取樣電阻，2個輸入電壓的乘積結(jié)果就是1個電壓值。物I詆汰樺的爪粕構(gòu)3. 2電壓衰減電路要使乘法器能夠正常工作，2個輸入信號電壓必須小于2VT,這樣將大大縮小輸入電壓 范圍，也就大大限制了電路應用。為了擴大輸入電壓的輸入范圍。必須把輸入電壓進行線 性衰減，使衰減后的輸入電壓滿足小于2VT,從而能夠?qū)崿F(xiàn)乘法功能。因此，在乘法器的輸 入端加入

5、了一個電壓衰減電路。基本的電壓衰減電路如圖2所示。雙極管VQ3和VQ4完全一樣，VQ1和VQ2也是相同，電流源I為電路提供電流偏置，輸 入V1和輸出V0的關系式為：只要調(diào)整R或I的值，輸入電壓就可以得到很好衰減。3. 3偏置電路電流偏置電路如圖3所示。VQ3、VQ4和R1、R2組成基本的鏡像電流電路，。2為了減 小電流增益0對電路的影響。晶體管的集電極電流為：，匚CXP F 正：111)式中，Iss是發(fā)射極反向飽和電流，與發(fā)射極的橫截面積成正比。工圖3電流偏置VQ3和VQ4的VEB相等，R1的阻值是R2的2倍，但是VQ4的發(fā)射極的橫截面積是VQ3的 2倍，因此，輸出的電流I是VQ1的集電極的2倍。所以，想要得到數(shù)倍于VQ1集電極電流， 可調(diào)整VQ4的電阻值和發(fā)射極的橫截面積。4仿真結(jié)果圖4為Cadence的仿真結(jié)果。仿真條件為Vdd=7V，Vbias=2. 5 V，乘法器的一端輸入為 全橋整流后幅度為3 V的正弦波，另一端輸入為直流電壓IV?？梢钥吹?，輸出波形是與輸入 同頻同相的半正弦波，幅度是1. 2 V。0 】血 2 Dm 30m4 (Im圖4 C