選擇最優(yōu)的190W纖薄PFC電源段方案

大多數(shù)功率因數(shù)校正(PFC)電源段采用臨界導(dǎo)電模式(CrM)工作，這種模式控制電感電流從零躍升至期望的峰值電平，然后又降至零。由于這種模式依賴于電流周期的時(shí)長(zhǎng)，故開關(guān)頻率以交流線路電流需求的函數(shù)形式變化。不利的是，功率需求較低時(shí)，從交流線路流入的電流較小，開關(guān)頻率“飆升”。這樣一來，采用大電感就是將開關(guān)損耗和干擾降到可接受水平的唯一方式。

頻率鉗位臨界導(dǎo)電模式(FCCrM)是安森美半導(dǎo)體NCP1606或NCP1631等控制器嵌入的一種技術(shù)。采用這種模式工作時(shí)，在高負(fù)載條件下，功率因數(shù)校正段以CrM工作，但在中等負(fù)載/輕載條件下( )，限制開關(guān)頻率以提升能效。與傳統(tǒng)CrM電路相比，F(xiàn)CCrM支持使用更小的電感(見參考資料[1])。實(shí)際上，交錯(cuò)式FCCrM PFC似乎進(jìn)一步縮減了磁性元件的尺寸及成本。這些優(yōu)勢(shì)在190 W低高度電源中得以展現(xiàn)。

本文在參考資料所示文章基礎(chǔ)上進(jìn)一步推進(jìn)研究，在相同的190 W寬主電源輸入范圍、最大厚度13 mm的應(yīng)用中探究總體PFC成本問題。

電感考慮事項(xiàng)表1重提了參考資料[1]的主要結(jié)論。由于FCCrM鉗位開關(guān)頻率，就不需要大電感來拉低CrM開關(guān)頻率范圍。因此，F(xiàn)CCrM大幅減小PFC段電感尺寸，采用交錯(cuò)式FCCrM方案時(shí)尤為如此。事實(shí)上，如表1所述，可以選擇下述磁性元件用于190 W(輸入功率)、寬主電源范圍、最大厚度13 mm的電視應(yīng)用：

●CrM方案：兩個(gè)EFD30串聯(lián)

●FCCrM方案：?jiǎn)蝹€(gè)EFD30

●交錯(cuò)式FCCrM方案：兩個(gè)EFD20(每個(gè)支路一個(gè))

橫向比較

下一步，為了比較不同方案，我們以300 W的46英寸液晶電視電源參考板(見參考資料[2])作實(shí)驗(yàn)來比較這三種PFC方案。此參考板由安森美半導(dǎo)體開發(fā)，嵌入了由NCP1631驅(qū)動(dòng)的FCCrM交錯(cuò)式PFC。我們利用這電路板來比較我們190 W應(yīng)用的三種方案。由于本應(yīng)用中集成的電感與表1中定義的電感不同(本應(yīng)用中原線圈尺寸針對(duì)的是300 W功率)，首要修改此應(yīng)用，確保能夠使用2個(gè)EFD20元件。第二步， 動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)電路，測(cè)試CrM和FCCrM單相方案。就每項(xiàng)測(cè)試而言，PFC段的設(shè)計(jì)要使得三種方案的能效保持在接近相同的水平。

在圖1中，我們可以看到采用調(diào)整后的交錯(cuò)式配置的電路板，這可從兩個(gè)“飛跨”(flying)電感得到證實(shí);圖2顯示的則是如何應(yīng)用CrM控制器，而非原有的NCP1631交錯(cuò)式驅(qū)動(dòng)器。

各種方案參數(shù)對(duì)比

不同的方案中，電感并不必然是唯一需要修改的元件。PFC段必須根據(jù)所測(cè)試的方案來調(diào)整。表2小結(jié)了構(gòu)建這三種方案使用的經(jīng)過了實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證的主要設(shè)計(jì)指引。