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交流跳周模式提高PFC輕負載的效率解決方案

電子工程師 ? 來源:網絡整理 ? 作者:佚名 ? 2018-02-11 14:58 ? 次閱讀

對于輸入功率大于或等于75瓦的電源來說,通常需要使用功率因數校正 (PFC)。功率因數校正可強制輸入電流隨輸入電壓的變化而發生變化,這樣的話,任何電氣負載對于為其供電的電壓源來說都表現為一個電阻。這一點對于很多服務器、電信和工業應用是必須滿足的要求。在這些應用中,對于能效和電能質量的要求已經變得越來越嚴格。評判PFC性能的最重要標準是效率,總諧波失真 (THD),和功率因數 (PF)。借助于全新半導體器件和控制方法,最新式的PFC電路已經在中度和重度負載情況下實現了極佳性能。然而,在輕負載條件下,效率,THD和PF性能嚴重降低。


圖表1中顯示的是一個典型PFC效率曲線。需要注意的是,輕負載時效率變得越來越低。這是因為在輕負載時,半導體元件的開關損耗、驅動損耗和反向恢復損耗成為影響效率的主要因素。同時,PFC有可能從連續傳導模式 (CCM) 轉換為斷續傳導模式 (DCM),這一轉換使得轉換器動態性能突然發生變化 ,并且電流環帶寬大大減少。減小的電流反饋信號也使得對電路的控制變得十分困難。因此,電流波形的THD增加(圖表2)。本文提出一個在PFC進入輕負載條件下時增加效率并減少THD的全新方法。在這一方法中,當負載被減少到小于預定的閥值時,PFC進入一個特殊的突發模式。在這個模式下,根據負載的大小,PFC會跳過一個或多個交流周期。換句話說,PFC會在一個或多個交流周期內關閉,而在下一個交流周期到來時重新打開。打開/關閉情況出現在交流零交叉點上,這樣的話就跳過了整個交流周期。此外,由于PFC打開/關閉出現在電流為零的時候,所以產生的應力和電磁干擾 (EMI) 噪聲會更小。這一點與傳統脈寬調制 (PWM) 脈沖跳躍突發模式不同;在這種模式下,PWM脈沖被隨機跳過。


將被跳過的交流周期數量與負載成反比。如果負載持續減少到閥值以下,將會有更多的交流周期被跳過。

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