創(chuàng)新、簡單而又高效節(jié)能的PFC解決方案
輸入電壓與輸入電流之間的關系用功率因數(shù)(PF)表示。在生成非線性負載電流的系統(tǒng)中,采用功率因數(shù)校正(PFC)電路可使電源的輸入端表現(xiàn)為供電系統(tǒng)的線性負載。有效的PFC電路可同時降低峰值電流和RMS電流,并優(yōu)化AC電源的供電效率。
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由于功率因數(shù)對供電基礎設施具有影響,政府機構已出臺并逐步提高對功率因數(shù)(PF)和諧波失真的要求。IEC/EN61000-3-2的PF標準廣泛適用于包括家用和商用應用在內的電子設備。
PFC可通過多種拓撲結構實現(xiàn),例如降壓、升壓、反激、?uk和單端初級電感轉換器(SEPIC)。升壓拓撲結構因設計簡單而廣為使用,連續(xù)的輸入電感電流使其非常適用于PFC電路。到如今,電源IC制造商已推出了眾多控制策略,其中包括峰值、平均和遲滯連續(xù)導通電流(CCM)模式控制,以及臨界導通模式(CRM)和非連續(xù)導通模式(DCM)。近些年來,PFC IC已使電源制造商在PF性能方面取得了重大改進,但仍存在與某些實現(xiàn)的復雜度相關的可靠性問題。
HiperPFS的主要特色
HiperPFS是Power Integrations新推出的一款PFC IC,它的最大不同之處在于采用了獨特的控制策略,即恒定安秒導通時間控制和恒定伏秒關斷時間控制。單芯片解決方案可提供集成式無損耗電流檢測,省去電流控制環(huán)路外部補償元件,從而降低設計復雜度。創(chuàng)新的變頻連續(xù)導通模式(VF-CCM)控制可通過在低平均開關頻率下工作,達到抑制EMI和降低開關損耗的目的。
安秒與伏秒控制
HiperPFS的核心是恒定安秒導通時間與恒定伏秒關斷時間控制算法。圖1以一個升壓PFC為例來說明其控制機制。對開關電流進行積分和控制,使其在開關導通期間具有恒定的安秒乘積,從而使平均輸入電流波形跟隨輸入電壓波形。對輸出與輸入電壓之間的差值進行積分可維持恒定的伏秒平衡(由升壓電感的電磁特性決定),從而實現(xiàn)對輸出電壓及功率的調整。
在功率MOSFET的每個導通周期內,控制器對開關電流的積分設定一個恒定值。由于升壓轉換器輸出電壓控制環(huán)路的帶寬非常低(實際上,遠低于120 Hz半線周期頻率),可以將每周期的積分電流視為恒定。為調整輸出電壓,控制電壓VC會隨著負載或線電壓的變化在許多周期內進行穩(wěn)定變化。通過這種恒定安秒控制,我們可以首先假設:
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