基于固定关断时间的混合模式PFC的控制方法
前言：在固定频率的电流连续模式的PFC控制中，通常只能在中高负载水平得到较好的ithd和PF值，但是在变换器在高压输入或者轻负载情况下，电感的电流将不能一直保持在电流连续状态，更多的是运行在DCM情况。因此会明显的影响到在高压或轻负载情况下的功率因数校正的控制效果，导致输入谐波增大和其它电性能参数指标的劣化。同时开关频率也会带来开关损耗，不能优化全负载范围的变换效率。下图是典型的单相电网输入基于BOOST变换器的PFC电路的原理图。
下图分别是电感CCM和DCM工作的波形，其中黄色为电感电流，紫色为电感电流的平均值。可见图一，在电流连续模式时，PFC的控制效果能发出好。但是在DCM情况时，在DCM和CCM区域因为两种模式的电流平均值的计算方法不一致所以导致了电流波形不连续，因此很容易的看到DCM的工作模式时恶劣了PFC的控制效果。
同时，在高压轻负载时，以固定频率模式工作，效率也不如能实现ZVS的CRM模式工作。但是CRM模式的电感峰值电流很大，基本上不适应应用在500W以上的PFC应用。同时CRM的控制方法也与CCM的控制方法不能兼容，所以模式的技术手段很难做到CRM/CCM的控制方法组合起来。
本文主要的构思是提出一种能应用在大功率系统上，可以适应DCM/CRM/CCM多模式自然过渡多模式工作的单相功率因数校正的控制方法。可以解决当前解决方案中，在高压轻负载工况下输入电流谐波失真大，PF低，工作效率低的问题。同时在中高负载的情况下又能自然的过渡到CCM模式工作，能实现输入电流低谐波失真，高PF值，电感电流低纹波电流的优势单相PFC的应用。
下图是应用在单相电网的功率因数校正电路的功率级电路，使用了BOOST变换器，分别采样了电网电压，输出电压和电感电流：
控制部分为：
控制方法可以分别从开关周期的导通阶段和关断阶段来进行阐述，稳压环的输出与电网电压的采样值相乘后得到电感电流的峰值包络线作为电感电流的平均值的设定值，iLavg_Set。已知电感电流上存在开关周期的开关电流，但是经过PFC变换器的输入滤波器后，入网电流可以看作是电感电流的平均值，因此本控制方法使用外环恒压环和电网电压的瞬时值做乘法后得到电感电流平均值的设定，用于去控制电感电流。先从开关的OFF TIME来说明本文的控制策略，该控制方法在开关关闭阶段是由PWM RAMP与所设定的固定OFF时间设置值去比较，当PWM RAMP大于OFF TIME设定值后，结束开关的OFF TIME，进入开启开关，进入ON TIME。其中PWM RAMP是由一个以固定斜率增大的积分器来实现，在模拟电路上可以由电流源对电容器充电，也可以在数字上是用固定时钟频率的累加器来实现。PWM OFF TIME的设置值，可根据开关频率来设定，如OFF TIME越大，那么显然开关频率越低。
当PWM进入ON TIME后，关闭开关的时间点由根据不同工作模式所计算的电感电流的峰值电流点与电感电流的采样值进行比较得到。当电流的采样值，大于控制策略计算出的峰值电流设定值时，关闭当前PWM ON,同时复位PWM RAMP，进入PWM OFF TIME。
CH1 绿色 电网输入电流， 红色 电网电压
CH2 绿色 电感电流
CH3 绿色 PWM RAMP， 红色 固定OFF TIME设定值
CH4 PWM输出
CH5 绿色 IPK_SET，红色 电感电流
展开放大到开周期后可以更清楚的看到当电感电流碰到电感环路计算出来的电感电流采样值后随即关闭驱动信号，系统的工作转移到OFF阶段。
这里通过限制电感电流的峰值为环路计算值，并非直接是恒压环乘以电网电压来作为电感电流的峰值设定值，这是因为DCM/CRM的情况下可以以这种方法进行控制，但是CCM的电流峰值计算为平均值的方法与CRM存在较大的差异，因此不能直接用峰值电流模式来进行控制的原因是无法统一增益。可见下图是DCM/CRM/CCM不同电流波形的平均值计算方法，因此可以根据外环计算得到的电感电流平均值来对不同的工作模式的电流峰值根据下图中的公式来计算得到，可见：
知道电感电流的平均值设定后，只需要根据上式来反算得到IPK，然后再把三个不同的模式的IPK根据实时的电感电流的区域来进行组合，最后得到整个AC周期的电感电流峰值设置值。
更具体是实现是：
DCM：使用电感电流大于零点的比较器得到ton+toff的时间在开关周期tsw内的占比，再使用LPF来得到(ton+toff)/(ton+toff+td)的值。然后根据电感电流平均值设定计算得到IPK值，可见：
CRM：与DCM一致，只是td时间为0，可以继续按DCM区域的方法计算得到IPK值
CCM：由于计算平均值需要知道电感电流的谷底值，因此使用PWM ON信号的上升沿去触发采样电感电流，从而得到电流的谷底值。然后根据外环计算得到的电感电流平均值就可以很容易的计算得到CCM区域的IPK设定点。
峰值设定点的组合：每个周期持续判断电感的谷底电流采样值，当电感电流的谷底不为零时，则可以认为是处于CCM工作模式，选择到CCM的设定值。反之在DCM/CRM选择到DCM/CRM区域的电流设定值，即可实现在不同工作模式下的峰值电流组合。
