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提高電源轉換效率的交錯式PFC控制技術(shù)及應用
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時(shí)間：2010-05-07
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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雖然交錯式PFC預調節器可以通過(guò)降低傳導損耗提高效率，但當開(kāi)關(guān)損耗(PS)為主要損耗時(shí)，它實(shí)際上會(huì )降低轉換器的輕負載效率。下面方程式對雙相交錯式升壓二極管和升壓FET開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)行了說(shuō)明，其中，VDS與IDS分別為FET的漏源極開(kāi)關(guān)電壓和漏極電流，變量tr和tf為FET的漏源極上升和下降時(shí)間，Coss為FET的漏源極寄生電容，Qg為FET的柵極電荷，Vg為施加在FET柵極驅動(dòng)上以將其導通的柵極驅動(dòng)電壓，變量fs表示轉換器的轉換頻率，變量IRR表示升壓二極管的反向恢復電流。從這個(gè)方程式可知，由COSS、Qg以及IRR引起的總體損耗是單級PFC預調節器的兩倍。在輕負載條件下關(guān)閉其中一個(gè)交錯相位，進(jìn)入單相運行模式，可以提高輕負載條件下的效率。
為提高輕負載效率，UCC28060具有可選的內置相位管理電路，啟動(dòng)這一功能就可以讓系統的輕負載效率提高1~3%(圖3)。
圖3：UCC28060通過(guò)相位管理實(shí)現的效率提高。
用來(lái)控制交錯式PFC的第二款控制IC是UCC28070。該控制IC能讓兩個(gè)平均電流模式PFC升壓級交錯運行。為確保預調節器具有最高效率，該IC能與電流感應變壓器來(lái)檢測電流。此外，為確保調節與電流共享功能正常，UCC28070可以與單電壓回路和兩個(gè)單獨的電流回路協(xié)同工作。
使用電流感應變壓器的PFC升壓預調節器通常要求檢測升壓二極管(D1)和升壓開(kāi)關(guān)(Q1)的電流。一般來(lái)說(shuō)，電流感應電路由兩個(gè)電流感應變壓器(CT1和CT2)、兩個(gè)整流器二極管(D)、兩個(gè)復位電阻(RR)以及一個(gè)電流感應電阻(RS)組成(圖4)。在交錯式PFC預調節器結構中，可能每個(gè)相位的電流都要進(jìn)行檢測。為降低系統成本，TI開(kāi)發(fā)了電流合成技術(shù)，無(wú)需感測升壓二極管電流就能直接合成升壓二極管電流，從而能在電路中節省一個(gè)電流感應變壓器(CT2)、一個(gè)整流器二極管和一個(gè)復位電阻。
圖4：電流合成技術(shù)降低了電流感應變壓器的數量。
總之，通過(guò)減少電容數量和總的電感數量，交錯式PFC預調節器可以提高功率密度。交錯式電源轉換器可以降低傳導損耗，提高整體系統效率。過(guò)去由于沒(méi)有PFC控制器，電源設計工程師必須謹慎地對待交錯式PFC控制。為在設計過(guò)程中提供幫助并使交錯式PFC控制變得更簡(jiǎn)單，TI推出了創(chuàng )新型交錯式PFC控制器。UCC28060是專(zhuān)門(mén)針對轉移模式交錯式PFC而設計的，具有內置相位管理功能，以提高輕負載效率。UCC28070是專(zhuān)門(mén)針對交錯式平均電流模式PFC而設計的，采用了創(chuàng )新型電流合成技術(shù)，它通過(guò)減少電流變壓器電流檢測所需組件的數量來(lái)降低系統成本。
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