隨著減小諧波標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用，更多的電源設(shè)計(jì)結(jié)合了功率因數(shù)校正(pFC)功能。設(shè)計(jì)人員面對(duì)著實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膒FC段，并同時(shí)滿足其它高效能標(biāo)準(zhǔn)的要求及客戶預(yù)期成本的艱巨任務(wù)。許多新型pFC拓?fù)浜驮x擇的涌現(xiàn)，有助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化其特定應(yīng)用要求的設(shè)計(jì)。

由于有源pFC設(shè)計(jì)可以讓設(shè)計(jì)人員以最少的精力滿足高效能規(guī)范的要求，因此在近年來取得了好的發(fā)展。通過簡(jiǎn)化主功率轉(zhuǎn)換段的設(shè)計(jì)和減少元件數(shù)目，包括用于通用操作的波段轉(zhuǎn)換開關(guān)和若干占用電容，此設(shè)計(jì)也附帶了一些優(yōu)勢(shì)。

拓?fù)溥x擇

由于輸入端存在電感，升壓轉(zhuǎn)換器是供應(yīng)達(dá)至高功率因數(shù)的方法。此電感使輸入電流整形與線路電壓同相。但是，可以采用不同的方法來控制電感電流的瞬時(shí)值，以獲得功率因數(shù)校正。圖1為這些方法的簡(jiǎn)要概述。

圖1pFC工作模式概述

a.臨界導(dǎo)電模式(CRM)pFC-由于控制的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，而且可與較低速升壓二極管配合使用，所以在較低功率應(yīng)用中通常采用這方法。近年來，此方法獲創(chuàng)新的改進(jìn)，提升了效率，MC33260pFC控制器供應(yīng)跟隨升壓選項(xiàng)，通過使升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓隨著線路電壓的變化而變化，降低了33%的MOSFET導(dǎo)電損耗，減小了43%的升壓電感尺寸。此外，專為CRM和DCM應(yīng)用而設(shè)計(jì)的升壓二極管可供應(yīng)更佳的正向壓降(MUR450,MUR550)。然而，CRMpFC仍受到一些限制，如較難過濾的可變頻率和接近零交叉的高開關(guān)頻率。

b.不持續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)pFC-此創(chuàng)新的方法延承了CRM的優(yōu)點(diǎn)，并消除了若干限制，安森美半導(dǎo)體的NCp1601DCM/CRM控制器便是一例。此器件可完全在DCM中工作并保持恒頻，也可以部分在CRM模式中工作。在第二種情況下，峰值電流與CRM維持在同一水平，但最高頻率明顯降低，減輕了濾波負(fù)擔(dān)。降低開關(guān)頻率的另一大優(yōu)點(diǎn)是有助降低輕載或空載功耗，以滿足各種高能效標(biāo)準(zhǔn)。具有專利控制架構(gòu)，通過模式轉(zhuǎn)換保持pFC，供應(yīng)比其它方法更為卓越的性能。圖2顯示了NCp1601A在100W中的應(yīng)用，這種方法簡(jiǎn)單且有效-110Vac和滿載時(shí)的功率因數(shù)超過0.99且效率高達(dá)94%。

圖2NCp1601ADCMpFC控制器用于100W應(yīng)用圖3NCp1653CCMpFC控制器用于300W應(yīng)用

c.持續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)pFC-由于這種方法恒頻且峰值電流較小，是較高功率(>250W)應(yīng)用的首選方法。但是，傳統(tǒng)的控制解決方法較為復(fù)雜，牽涉到多個(gè)環(huán)路，以及以不精確著稱的模擬乘法器，并需在控制集成電路周圍放許多元件。隨著NCp1653(簡(jiǎn)單且穩(wěn)固的8引腳CCMpFC控制器)的推出，此方法得以簡(jiǎn)化。NCp1653并供應(yīng)全套保護(hù)特性和跟隨升壓功能。如圖3所示，雖然NCp1653所需元件極少，但其性能卻并不比任何CCM控制器遜色(110Vac,300W時(shí)的THD為4%，效率高達(dá)93%)。

圖3NCp1653CCMpFC控制器用于300W應(yīng)用

選擇標(biāo)準(zhǔn)

既然實(shí)行功率因數(shù)校正有多種新興方法可供選擇，那么應(yīng)該如何決定選擇哪種方法呢？

1.功率水平

a.假如功率水平低于150W，最好采用CRM或DCM方法。至於__CRM或DCM，取決于你是想優(yōu)化滿載效率(請(qǐng)采用CRM)；而如欲減少EMI問題(請(qǐng)選擇DCM)。如上所述，NCp1601供應(yīng)集兩種方法優(yōu)點(diǎn)于一身的極佳選擇方法。

b.如功率水平高于250W，CCM是首選方法。此方法雖然可保持峰值電流和RMS電流，但必須解決二極管反向恢復(fù)問題。

c.如功率水平在150W與250W之間，方法的選擇則取決于設(shè)計(jì)人員的磁件設(shè)計(jì)水平(CRM和DCM方法的升壓電感更具挑戰(zhàn)性)，但CCM方法雖然較為昂貴，但較有把握。隨著NCp1653的推出，成本問題已獲解決。

2.其它系統(tǒng)要求

拓?fù)涞倪x擇還取決于其它系統(tǒng)要求。例如，假如要使系統(tǒng)中的頻率同步，則不能采用CRM。此外，假如第二個(gè)功率段可處理較大范圍(在某些功率序列安排中可能要)的輸入電壓，則應(yīng)選擇跟隨升壓。最后，假如電源的輸出電壓未有嚴(yán)格規(guī)定，則最好采用NCp1651供應(yīng)的單段隔離pFC解決方法。

結(jié)語

設(shè)計(jì)人員可試驗(yàn)各種功率因數(shù)校正方法，以選擇適合其應(yīng)用的最佳方法。利用易用的設(shè)計(jì)工具可以快速順利地完成此任務(wù)。隨著世界各地監(jiān)管機(jī)構(gòu)日益加強(qiáng)能源監(jiān)管的參與力度以及全球化步伐進(jìn)一步加快，將有越來越多的系統(tǒng)需采用pFC電路。在此情況下，設(shè)計(jì)人員必須熟悉各種可選方法，以選擇最適合其應(yīng)用的方法。