引言#

功率因数校正（PFC）变换器的核心使命是实现输入电流对输入电压的完美跟踪，使整机负载在电网上呈现纯阻性。在 1kW 以上的高功率应用中，**两相交错并联升压（Interleaved Boost）**拓扑成为了行业标准。

这种拓扑将两个升压单元并联在同一个桥式整流器后，驱动信号相差 180°。其主要优势在于：

• 纹波抵消：大幅减少输入和输出电容的纹波电流。
• EMI 优化：允许使用更小规格的电磁干扰（EMI）滤波器。
• 热管理：将热损耗分散在两组功率器件中。

然而，由于电感感量公差、PCB 走线阻抗以及 MOSFET 驱动延迟的差异，两相电流往往难以自然平衡。在连续导通模式（CCM）下，电流不平衡会导致单相器件过热甚至烧毁。因此，引入高效的数字电流平衡机制至关重要。

方法一：逐周期占空比调整 (Cycle-by-Cycle Adjustment)#

这是最直接的控制策略。系统采用平均电流模式控制，主控制环路输出一个基础占空比 。

• 实现逻辑：利用电流变压器（CT）分别采样 和 导通瞬间的电流。由于 CT 捕获的是带有斜率的锯齿波，采样时序至关重要。
• 采样策略：通常在 PWM 导通时间的中点（Mid-point）触发 ADC 采样，以获取该周期的平均电流值。
• 调整方式：计算 与 的差值，乘以增益 后补偿到第二相的占空比上，即 。

优缺点：

• 优点：响应速度极快，能够实时修正瞬态不平衡。
• 缺点：频繁的微调会在 AC 输入电流中引入高频抖动（Jitter），增加 EMI 滤波难度。

方法二：半个 AC 周期占空比调整 (Half-cycle Adjustment)#

为了过滤高频干扰，该方法将调整频率从“开关级”降至“工频级”。

• 实现逻辑：在一个 AC 半周期（10ms 或 8.3ms）内，累加或记录每相电感的峰值电流。
• 调整方式：在半个周期结束时，比较两相的电流表现，计算出一个静态的占空比偏移量 ，应用于下一个半周期。

优缺点：

• 优点：AC 电流波形平滑，不引入高频噪声。
• 缺点：存在显著的控制延迟。在 CCM 和 DCM（断续模式）切换的交界处，由于传递函数发生突变，容易产生电流畸变（Distortion）。此外，组件差异可能导致一相处于 CCM 而另一相仍处于 DCM，加剧总谐波失真（THD）。

方法三：双独立电流控制回路 (Dual-loop Control)#

这是数字控制最具优势的方案。不再是“一个主回路+一个微调量”，而是完全对等的两套控制逻辑。

• 实现逻辑：数字控制器内部运行两个完全独立的电流控制算法。
• 共享参考：两个回路共享同一个电压环输出提供的电流参考值（）。
• 自动平衡：由于每个回路都强制自己的相位跟踪相同的参考，物理层面的组件差异会自动被各自的闭环控制抵消，从而实现天然的平衡。

数字化的工程优势：

• 零额外硬件成本：在模拟控制器中，这需要双份的运算放大器和补偿网络；在数字控制器中（如 TI 的 UCD3138），这仅意味着多运行一段固件代码。
• 硬件加速器：UCD3138 拥有专用的硬件控制环路（Filter），可以在不占用 CPU 资源的情况下，以高达 2MHz 的速率处理双回路计算。

结论与选型指南#

针对不同的设计目标，三种方法各有千秋：

对于追求高性能、低 THD 以及高功率密度的服务器电源或车载充电机（OBC）设计，基于 UCD3138 的双独立回路控制是当前行业的最优解。它不仅消除了复杂的占空比调整逻辑，还通过数字算法提升了系统的整体鲁棒性。