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研究生: 宣堯
Yao - Hsuan
論文名稱: 混合模式控制之推挽式SEPIC功率因數修正器分析與設計
Analysis and Design of a Mixed-Mode Controlled Push-Pull SEPIC Power Factor Corrector
指導教授: 羅有綱
Yu-Kang Lo
邱煌仁
Huang-Jen Chiu
口試委員: 林長華
none
王見銘
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 85
中文關鍵詞: 功率因數修正器混合模式控制波谷切換
外文關鍵詞: power factor corrector, mixed-mode control, and valley-switching
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本論文主要提出一混合模式控制之推挽式SEPIC功率因數修正器(Power Factor Corrector, PFC),目的是使PFC在同一個輸入電壓週期下同時具有邊界導通模式(Transition Mode, TM)和連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)。
邊界導通模式推挽式SEPIC PFC之功率開關導通時具有波谷切換(Valley-Switching),其切換損耗(Switching Loss)近似為零;但電感電流漣波較大,此特性會造成功率級元件之導通損耗(Conduction Loss)增加,當負載越重時損耗越大。當電路操作在連續導通模式下輸出二極體具有逆向恢復電流,導致功率開關在導通時之切換損耗增加,當負載越輕載時此現象越明顯;但連續導通模式之電感電流漣波較小,此特性使電路在重載時功率級元件之導通損耗較小。所以本論文提出一混合模式控制電路,使PFC結合兩種操作模式,可在一個輸入電壓週期下同時存在邊界導通與連續導通兩種模式,結合了上述兩種電流模式之優點,也消除各自之缺點。
本論文對推挽式SEPIC功率因數修正器之動作原理作分析與討論,配合SIMetrix/SIMPLIS軟體之模擬,實際完成一台輸入電壓範圍為90 Vac~264 Vac、輸出為200 V/300 W之單級電源轉換器。


The main purpose of this thesis is to propose a mixed-mode controlled push-pull SEPIC Power Factor Corrector (PFC). Both the continuous conduction mode (CCM) and the transition mode (TM) operate during one same line-frequency cycle in the proposed PFC. Under TM operations, quasi-resonant (QR) valley-switching on the switches can reduce the switching losses. However, the higher inductor current ripple increases the conduction losses of the switches, which is more obvious as the load increases. Under CCM operations, the output diode has reverse recovery problem that results in a higher switching loss, which is obvious at light load. Nevertheless, under CCM operations, the smaller inductor current ripple reduces the conduction losses of the switches. A mixed-mode controlled PFC controller is proposed in this thesis. By applying both CCM and TM operations during one same line-frequency cycle, the advantages can be maintained and the disadvantages be eliminated.
The operation principles of push-pull SEPIC power factor corrector are described, analyzed and discussed in detail. The computer simulation software, SIMetrix/SIMPLIS, is applied for circuit analysis. Experimental results have been verified with the theoretical analysis over an input voltage range of 90 Vac to 265 Vac and an output power of 200 V/300 W.

摘 要 i Abstract ii 誌 謝 iii 目 錄 iv 圖索引 vi 表索引 iix 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 硬性與柔性切換介紹 3 1.3 論文大綱 4 第二章 功率因數修正原理 6 2.1 功率因數與總諧波失真之定義 6 2.2 主動功率因數修正器電路架構 9 2.3 功率因數修正器控制模式 11 第三章 推挽式SEPIC PFC架構與動作原理 19 3.1 基本型SEPIC功率因數修正器 19 3.2 推挽式SEPIC功率因數修正器 23 3.2.1連續導通模式之推挽式SEPIC功率因數修正器 24 3.2.2邊界導通模式之推挽式SEPIC功率因數修正器 30 第四章 混合模式控制原理與電路設計 37 4.1 混合模式控制原理 37 4.2 混合模式控制電路設計 39 4.2.1 L6561內部方塊圖及接腳介紹 39 4.2.2混合模式控制電路介紹與設計 40 第五章 實體電路參數設計 45 5.1 功率級元件參數設計 45 5.2 控制電路參數設計 54 第六章 電路模擬與實驗結果 56 6.1 電路模擬波形 56 6.2 電路實測波形 57 6.3 電路實測數據 67 第七章 結論與未來展望 71 7.1 結論 71 7.2 未來展望 773 參考文獻 73

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