基于PSIM的ICE单周期芯片建模仿真

本期接着建模PFC芯片，单周期平均电流控制英飞凌ICE系列，这里以1PCS01作为建模参考芯片，2PCS01和3PCS01整个系列控制方式都是一样的。单周期平均电流控制应用越来越广泛，不仅是传统的有桥PFC可以应用，为了提高效率的无桥PFC数字控制应用也越来越多。单周期控制省略了传统控制芯片的乘法器和电压采样，大大简化了外围元件电路，其中平均电流控制增强了电路的抗扰性。几乎所有的PFC校正电路都是等效输入电压和电流的线性关系校正，也就是负载成阻性，电流能够有效跟踪电压，ICE的控制核心也是这样，那么它是如何建立输入电流和电压的关系的了：

我们都知道在输入电压峰值处即稳态的时候有Don=（Vo-Vin）/Vo,电流连续，所以Vin=Vo*Doff，我们需要得到的是Vin和电流的线性关系，Vo是常数，那么我们需要的到关系就是Doff和电流的线性关系，即Doff=k*iL，一切工作围绕K值去进行。

在连续模式中，每个开关周期的结束，会有一个直流偏置电流，这个偏置电流在输入电压达到峰值处，累计到最大值，之后随着输入电压过零，偏置电流也恢复到零，电感磁复位。偏置电流由电感充电和放电两部分：

只需要建立iL和Doff之间的传递函数关系即可，就形成了整个电流闭环回路，根据芯片资料，我们可以看到，芯片采样了电感电流，并且将带有纹波的电感电流经过滤波放大之后，得到平均的电感电流Vicomp,和三角波进行切割，进而得到Doff，反之就是驱动占空比。

整个工作原理就是，镜像电流I1和电压环输出的数据M1相乘，在跨导运放的负端会有一个电压，进而跨导运放输出电流对电容Cicomp进行充电，产生Vicomp电压。

这个模块的主要功能是将具有开关成分的电感电流滤波成平滑的电流，也就是Cicomp的选取决定了滤波器的截止频率，设定截止频率为fil，则电容容量

由于开关频率都是几十K赫兹，截止频率一般选取1/3~1/5左右，截止频率依然会是K级别，对于整流后的100Hz来说，几乎没有任何衰减作用，在100hz处

我们就得到了成比例的 iL值。

Ramp就是三角波，Ramp的幅值是电压环提供的M2和一个常数9.183的乘积，也就是随着电压环的变化，三角波幅值是变化的，增益

我们就建立了Doff和iL的关系即：

我们将电流环的传递函数补充完整：

 

M1和M2是通过电压环的输出计算出来的，规格书给出了如下对应值：

根据这些对应点，需要拟合关系曲线，用实际PSIM器件建模非常复杂，我们直接在PSIM里面用程序代替，每两个点之间拟合直线，通过任意Vcomp计算出M1和M2的值。

Vcomp是电压环的输出，规格书如下：

参考电压是5V，也是经过一个跨导给Vcomp脚的补偿电路充电，跨导42uS,当Vsense脚电压小于4V，处于缓起状态，以10.8uA的电流给补偿电路充电，直到Vsense大于4V跳出缓起状态。由于电压环带宽太低，增加了一个增强动态响应的功能，当Vsense低于4.75V时，会额外去增加电压环的输出，增加值最大为2，当Vsense大于5.25V时，电压环会减小输出，最多减去4.直接跳过电压环补偿，加快动态响应。

电压环

电流环

PWM发波

原理图

搭建原理图电路仿真，波形如下：

120Vac输入

220Vac输入

264Vac输入