淺談如何實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)頻率控制、負(fù)載和線(xiàn)路電壓優(yōu)化

　　簡(jiǎn)介

　　環(huán)保因素已經(jīng)為當(dāng)代電源設(shè)計(jì)催生新的能效要求。例如，80 PLUS倡議及其銅級(jí)、銀級(jí)和金級(jí)衍生標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)參考資料［1］）迫使臺(tái)式機(jī)及服務(wù)器制造商尋求創(chuàng)新的方案。一項(xiàng)重點(diǎn)就在于功率因數(shù)校正（PFC）段，此段跟EMI濾波器一起在低線(xiàn)路電壓、滿(mǎn)載條件下可能消耗輸出功率的5%至8%.

　　然而，在一般情況下，相關(guān)器件并不是總是以它們?cè)O(shè)計(jì)的最大功率工作，而只有短時(shí)間以最大功率工作。因此，要有效地節(jié)能，“綠色要求”不僅針對(duì)滿(mǎn)載能效。相反，這些要求傾向于因應(yīng)實(shí)際工作條件，規(guī)定在滿(mǎn)額功率20%、50%及100%等不同負(fù)載狀況下的最低平均能效等級(jí)，或是能效比。

　　因此，中低負(fù)載條件下的能效比已成為要應(yīng)對(duì)的要點(diǎn)。降低開(kāi)關(guān)頻率是減小這些條件下功率損耗的常見(jiàn)選擇。要在極低功率條件下提供極高能效，這方案在中等功率等級(jí)的應(yīng)用就必須非常審慎。本文將闡釋如何管理開(kāi)關(guān)頻率以提供最優(yōu)能效性能。文中將簡(jiǎn)述電流控制頻率反走（CCFF）技術(shù)的原理。這種新方案在控制開(kāi)關(guān)頻率方面極為有用，提供最優(yōu)的平均能效及輕載能效等級(jí)。

　　臨界導(dǎo)電模式或不連續(xù)導(dǎo)電模式

　　開(kāi)關(guān)損耗難于精確預(yù)測(cè)。當(dāng)PFC升壓轉(zhuǎn)換器從臨界導(dǎo)電模式（CrM）跳轉(zhuǎn)到不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）時(shí)，我們還是可以根據(jù)工作模式來(lái)判定損耗趨勢(shì)。圖1顯示了這兩種模式在相同功率及線(xiàn)路條件下（如相同線(xiàn)路電流）的MOSFET電流波形。

　　無(wú)論在什么工作模式，線(xiàn)路電流是開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的電感電流的平均值，而開(kāi)關(guān)周期就是PFC升壓轉(zhuǎn)換器之電磁干擾（EMI）濾波器工作的平均過(guò)程時(shí)間。

　　在CrM下，線(xiàn)路電流的計(jì)算非常簡(jiǎn)單（1）：

　　如上所述，DCM下的導(dǎo)通時(shí)間就是將CrM下的導(dǎo)通時(shí)間乘以一個(gè)因數(shù)m（m》1），以維持提供恰當(dāng)?shù)墓β?。因此，電感峰值電流與電流周期時(shí)長(zhǎng)均乘以導(dǎo)通時(shí)間與退磁時(shí)間之和：

　　圖2顯示了沒(méi)有頻率反走條件下獲得的DCM損耗相對(duì)于CrM損耗的百分比。DCM損耗與CrM損耗之比根據(jù)等式（2）來(lái)計(jì)算，α比的值在1至10之間變化。當(dāng)α為1時(shí)，頻率并未降低，因此DCM損耗及CrM損耗相等，使二者之比為100%.α值越高，當(dāng) DCM能效降低時(shí)，DCM損耗與CrMR損耗之百分比就越高；相反，當(dāng)采用頻率反走