控制開(kāi)關(guān)頻率，優(yōu)化完整負載及線(xiàn)路電壓范圍內的能效

當PFC段插電時(shí)，會(huì )出現大電流給大電容充電。此電路板包含NTC來(lái)限制浪涌電流。此NTC已經(jīng)被短路，用于測量能效。

圖8顯示了大功率范圍(從5%負載到100%負載)內低線(xiàn)路及高線(xiàn)路電壓時(shí)的能效比。右側的CCFF能效曲線(xiàn)類(lèi)似于傳統CrM PFC段。在左側的圖中，由于開(kāi)關(guān)損耗的緣故，能效正常下降，直到一個(gè)拐點(diǎn)，此時(shí)能效又上升，這是CCFF工作的結果。如前所述，當線(xiàn)路電流低于預設值時(shí)，CCFF使開(kāi)關(guān)頻率作為瞬時(shí)線(xiàn)路電流的函數來(lái)線(xiàn)性下降。CCFF閾值設定為約低線(xiàn)路電壓時(shí)最大線(xiàn)路電流的20%，及高線(xiàn)路電壓時(shí)最大線(xiàn)路電流的近45%，這可以從圖8中所觀(guān)察到的拐點(diǎn)得到印證。

要提醒一下的是，CCFF以瞬時(shí)線(xiàn)路電流的函數形式工作：當線(xiàn)路電流的信號表征(由FFcontrol引腳產(chǎn)生)低于2.5 V時(shí)，電路降低開(kāi)關(guān)頻率。這就是接近線(xiàn)路過(guò)零點(diǎn)時(shí)的案例，而無(wú)論這是負載多大。因此，開(kāi)關(guān)頻率在線(xiàn)路正弦波最小值時(shí)下降，即使是在重負載條件下。這就是大負載時(shí)能效也提升了的原因，最少是在高線(xiàn)路電壓條件時(shí)就是如此，此時(shí)CCFF的影響更大，因為線(xiàn)路電流較小。

當瞬時(shí)線(xiàn)路電流要變得極小時(shí)(在我們的應用中為低于最大電流電平的約5%，見(jiàn)參考資料[1])，電路進(jìn)入跳周期模式。換句話(huà)說(shuō)，在功率轉換成為低效的瞬間，電路停止工作。與不含跳周期功能的CCFF工作相比，跳周期模式進(jìn)一步提升了輕載能效(高線(xiàn)路電壓時(shí)約提升2%，滿(mǎn)載時(shí)約提升5%)。

從更普遍的意義上講，圖8顯示出CCFF在低線(xiàn)路電壓條件下低于20%負載時(shí)大幅提升能效，而在230 V高線(xiàn)路電壓條件下低于50%負載時(shí)開(kāi)始顯現其優(yōu)勢。

應該注意的是，總諧波失真(THD)受跳周期模式功能的影響。即使總諧波失真相對較低，但在要提供優(yōu)異THD性能時(shí)，應當禁止使用跳周期模式?？梢詤⒁?jiàn)NCP1611/2評估板有關(guān)功率因數及THD的數據。

眾所周知，由于高工作開(kāi)關(guān)頻率的緣故，CrM系統在高線(xiàn)路電壓、輕負載時(shí)通常無(wú)法持續工作。相反，它們進(jìn)入突發(fā)模式。這種情況通常在最高線(xiàn)路電壓等級工作、20%或以下負載范圍時(shí)出現。圖8顯示了降低開(kāi)關(guān)頻率就克服了這個(gè)局限。因此，應當注意的是，CCFF進(jìn)一步提供了在低至極低功率等級時(shí)提供穩定工作的可能性。

結論

計算開(kāi)關(guān)損耗是一個(gè)棘手的過(guò)程。本文介紹了一種預測降低開(kāi)關(guān)頻率時(shí)DCM損耗與CrM損耗相關(guān)性趨勢的方法。分析及實(shí)驗數據顯示：當導電損耗相對于開(kāi)關(guān)損耗較小，既在線(xiàn)路電流較低時(shí)，更適宜采用頻率反走。圖2甚至顯示電流越低，最優(yōu)頻率也越低，從而在“高能效的頻率”與線(xiàn)路電流之間產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)，這就是CCFF的工作原理……實(shí)驗數據確認了在低線(xiàn)路及高線(xiàn)路電壓條件下CCFF即使在擴展功率范圍也維持高能效比。更通俗地說(shuō)，如果啟用了跳周期模式，從5%負載到100%負載范圍下，能效都保持高于94%；而當關(guān)閉跳周期模式時(shí)，能效底值(在5%負載時(shí)獲得)降到了92%。