大多数功率因数校正(PFC)电源段采用临界导电模式(CrM)工作,这种模式控制电感电流从零跃升至期望的峰值电平,然后又降至零。由于这种模式依赖于电流周期的时长,故开关频率以交流线路电流需求的函数形式变化。不利的是,功率需求较低时,从交流线路流入的电流较小,开关频率“飙升”。这样一来,采用大电感就是将开关损耗和干扰降到可接受水平的唯一方式。
频率钳位临界导电模式(FCCrM)是半导体NCP1606或NCP1631等控制器嵌入的一种技术。采用这种模式工作时,在高负载条件下,功率因数校正段以CrM工作,但在中等负载/轻载条件下( ),限制开关频率以提升能效。与传统CrM电路相比,FCCrM支持使用更小的电感(见参考资料[1])。实际上,交错式FCCrM PFC似乎进一步缩减了磁性元件的尺寸及成本。这些优势在190 W低高度电源中得以展现。
本文在参考资料[1]所示文章基础上进一步推进研究,在相同的190 W宽主电源输入范围、最大厚度13 mm的应用究总体PFC成本问题。
电感考虑事项表1重提了参考资料[1]的主要结论。由于FCCrM钳位开关频率,就不需要大电感来拉低CrM开关频率范围。因此,FCCrM大幅减小PFC段电感尺寸,采用交错式FCCrM方案时尤为如此。事实上,如表1所述,可以选择下述磁性元件用于190 W(输入功率)、宽主电源范围、最大厚度13 mm的电视应用:
•CrM方案:两个EFD30串联
•FCCrM方案:单个EFD30
•交错式FCCrM方案:两个EFD20(每个支路一个)
下一步,为了比较不同方案,我们以300 W的46英寸液晶电视电源参考板(见参考资料[2])作实验来比较这三种PFC方案。此参考板由安森美半导体开发,嵌入了由NCP1631(见参考资料[3])驱动的FCCrM交错式PFC。我们利用这电路板来比较我们190 W应用的三种方案。由于本应用中集成的电感与表1中定义的电感不同(本应用中原线圈尺寸针对的是300 W功率),首要修改此应用,确保能够使用2个EFD20元件。第二步, 动态地调节电路,测试CrM和FCCrM单相方案。就每项测试而言,PFC段的设计要使得三种方案的能效保持在接近相同的水平。
在图1中,我们可以看到采用调整后的交错式配置的电路板,这可从两个“飞跨”(flying)电感得到证实;图2显示的则是如何应用CrM控制器(即NCP1607,见参考资料[4]),而非原有的NCP1631交错式。