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最高能效,最低成本: BC2

作者: 時間:2012-04-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
在90 VRMS電壓時,軟開關(guān)法的優(yōu)點加上COSS 放電節(jié)省的電能好處進一步加強了BC2電路的優(yōu)點。在450W輸出功率時,BC2比碳化硅二極管省電5.4 W,在低負(fù)載下,因為無關(guān)斷損耗,BC2比碳化硅二極管省電1.7%。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/230782.htm

最高能效,最低成本: BC2

圖9:在90 VRMS時的對比

最高能效,最低成本: BC2

圖10:在VmainsRMS = 90 V時,450 W功率因數(shù)校正器的三個不同的輸出功率和三個開關(guān)頻率的對比

圖10 突出了BC2電路軟開關(guān)法和COSS 放電省電的優(yōu)勢,特別是在低負(fù)載下這種優(yōu)勢更加明顯。

3.4. 熱測量

電流軟開關(guān)法能夠降低開關(guān)晶體管的功率損耗,圖11所示是在一個功率因數(shù)校正應(yīng)用中,BC2解決方案與碳化硅二極管在功率MOSFET晶體管上產(chǎn)生的溫度差(18 °C)。

如果功率MOSFET晶體管的工作結(jié)溫相同,(Tj(avg))BC2解決方案可以讓散熱器變得更小。

這樣,節(jié)省的空間抵消了BC2電路的小線圈L所占的空間。因此,BC2電路擁有與碳化硅二極管解決方案相同的功率密度。

雖然采用熱優(yōu)化技術(shù),但是,當(dāng)功率MOSFET的RDS(on)導(dǎo)致結(jié)溫Tj(avg) 上升到 90 °C時,采用BC2的解決方案的略有降低,不過BC2概念的能效還是高于碳化硅二極管。因此,在圖11和圖9所 示的90 VRMS能效比較中,應(yīng)該從Pout x [1/(SiC_efficiency) – 1/(BC2_ efficiency)]= 5.4 W的省電數(shù)值中扣除 0.75 W。

總之,BC2電路的功率密度和能效均優(yōu)于碳化硅二極管。
最高能效,最低成本: BC2

圖11:溫度測比較

另一種優(yōu)化BC2概念的方法是縮減功率MOSFET晶體管的有效面積,獲得與碳化硅二極管相同的能效。

在圖11所給的示例中,至少可以去除一個功率 MOSFET開關(guān)管。這樣,隨著導(dǎo)通電阻RDS(on) 增加,開關(guān)管的功率損耗不必再乘以2。實際上,整體功率損耗降低的另一個原因是MOSFET等效電容COSS 也被削減一半。

在圖11的示例中,一個導(dǎo)通電阻RDS(on)小于0.46 ?的、輸出功率450 W的功率MOSFET與一個碳化硅二極管和兩個并聯(lián)功率MOSFET的結(jié)構(gòu)的能效相同。

這個功耗優(yōu)化方法對大眾市場應(yīng)用有吸引力:BC2解決方案應(yīng)考慮到意法半導(dǎo)體的能效概念和節(jié)省一支功率MOSFET。

BC2概念的成本效益高于碳化硅二極管解決方案。


3.5. BC2設(shè)計工具

意法半導(dǎo)體開發(fā)出一個軟件工具,能夠幫助設(shè)計人員根據(jù)電源規(guī)格快速確定BC2拓?fù)涞囊?guī)格。
最高能效,最低成本: BC2

圖12:BC2設(shè)計工具

該軟件設(shè)計工具可以提供微型線圈和主功率因數(shù)校正器的輔助線圈的參數(shù)、二極管選型和功率MOSFET的RDS(on)。還可算出每個組件的功率損耗,并與使用一個碳化硅二極管的功率因數(shù)校正器對比。


4. 結(jié)論

BC2電路使用一個軟開關(guān)法,通過一個獨特的無損恢復(fù)電路幫助電源設(shè)計人員實現(xiàn)最高能效目標(biāo)。

意法半導(dǎo)體推出了BC22概念專用二極管,以提高連續(xù)導(dǎo)通功率因數(shù)校正器(CCM PFC)的性能,如表4所示。

表4:BC2電路在450 W 140 kHz功率因數(shù)校正器中的優(yōu)點

最高能效,最低成本: BC2
此外,把BC2概念用于大眾市場和高端功率因數(shù)校正器是設(shè)計人員支持現(xiàn)有市場能效推薦標(biāo)準(zhǔn)的理想選擇,例如,在電源額定功率20%、50%和100%負(fù)載下能效高于80%的銅牌、銀牌和金牌80 Plus能效標(biāo)準(zhǔn)。

此外,BC2及其功率組件特別適用于升壓或降壓轉(zhuǎn)換器,這兩種器件是太陽能逆變器或計算機和電信設(shè)備的開關(guān)電源(SMPS)的常用功率器件。

5. 參考文獻
[1] Beno?t Peron, ?Auxiliary switching circuit for a chopping converter?, Patent No: US 6,987,379 B2, June 2006
[2] Bertrand Rivet, ?New Solution to Optimize Diode Recovery in PFC Boost Converter?, PCIM 2000.
[3] Jim Noon, UC3855A/B High Performance Power Factor Preregulator -Texas Instrument- application report- SLUA146A
[4] Brian T, Irving and M. Jovanovic ?Analysis, Design and Performance Evaluation of Flying-Capacitor Passive Lossless Snubber applied to PFC Boost Converter?, APEC 2002, pp. 503 - 508 vol.1.


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