探討如何憑借智能交錯技術(shù)提高AC/DC電源效率

　　圖3　輸入電壓感測電路

　　電壓前饋為PFC控制器帶來(lái)許多優(yōu)勢。首先，控制迴路增益變得與輸入電壓無(wú)關(guān)，這就大大簡(jiǎn)化了補償工作，并有助于在線(xiàn)路瞬變期間保持更嚴格的輸出電壓調節。其次，輸入電流仍為正弦波，即使在功率受限期間也可減少電流失真。第叁，由于用戶(hù)可程式設計最大導通時(shí)間（MOT）與VIN成比例，所以每個(gè)通道都獲得一個(gè)有效的功率限制功能。最后，本文范例方案還能夠在直流輸入電壓下工作，故而適用于大功率逆變器，如專(zhuān)為太陽(yáng)能應用而設計的逆變器。

　　過(guò)電壓/過(guò)電流保護不容輕忽

　　除了欠壓保護和輸入電壓過(guò)電壓保護（OVP）外，本文范例方案還具有兩極輸出電壓過(guò)電壓保護（OVP）功能。圖4所示的回饋電阻RFB1和RFB2對輸出電壓進(jìn)行分壓，并把訊號饋入到 控制晶片的跨導誤差放大器輸入端。一個(gè)非鎖死輸出過(guò)電壓保護電路會(huì )在內部監控該信號，并被設置在回饋電壓超過(guò)3.25伏特時(shí)阻止開(kāi)關(guān)。因此實(shí)際上，RFB1和RFB2具有調節輸出電壓和執行輸出過(guò)電壓保護的雙重功能。某些應用可能有限制輸出過(guò)電壓保護和電壓調節功能共用同一組串聯(lián)電阻的設計要求。針對這一問(wèn)題，本方案提供第二級鎖定過(guò)電壓保護功能，該鎖定電路的閾值為3.5伏特，可透過(guò)ROV1和ROV2來(lái)主動(dòng)設置比非鎖定的過(guò)電壓保護更高的保護電壓 。在RFB2與地短路這種可能性較小的事件中，這個(gè)第二級過(guò)電壓保護功能可關(guān)閉DRV1和DRV2。

　　圖4　簡(jiǎn)化應用電路

　　至于過(guò)電流保護（OCP），控制晶片可透過(guò)圖4中的RCS1和RCS2獨立感測每個(gè)通道的峰值電流。較之在返回路徑上採用單個(gè)電流感測電阻，對相位的逐個(gè)感測可提供更可靠、更有效的過(guò)電流保護解決方案。為了減少元件，每個(gè)輸入都在內部整合了一個(gè)小型RC濾波器，一般用于抑制電流感測輸入中的前沿尖刺。

　　法規要求帶動(dòng)控制器效率持續升級

　　在法規的要求下，新一代PFC控制器除了必須簡(jiǎn)化系統設計外，更須持續導入新的節能技術(shù)，來(lái)滿(mǎn)足額定負載和輕負載下的效率要求。其同步電路的一部分利用最大頻率鉗位元來(lái)限制輕載下和交流輸入電壓的過(guò)零點(diǎn)附近的與頻率相關(guān)的Coss MOSFET開(kāi)關(guān)損耗。在 VIN線(xiàn)電壓部分大于VOUT/2期間，使用谷底開(kāi)關(guān)技術(shù)以感測最佳MOSFET導通時(shí)間，可進(jìn)一步降低Coss電容性開(kāi)關(guān)損耗。另一方面，當VIN小于VOUT/2時(shí)，主功率MOSFET利用零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）導通。ZVS 結合 BCM 工作模式的零電流開(kāi)關(guān)（ZCS），可消除MOSFET導通開(kāi)通損耗和輸出整流器的反向恢復損耗。

　　自動(dòng)相位管理技術(shù)可以滿(mǎn)足提高輕載效率的要求。如本文范例晶片的評估板（EVB）可以展示約30%（相位禁用）和40%（相位啟用）負載電流之間的相位管理能力，而利用控制晶片的MOT輸入則可準確調節閾值。圖5所示的效率圖顯示了在負載電流剛好下跌到最大額定值的30%以下，致使某個(gè)相位禁用時(shí)，輕載效率的提高狀況：當負載電流達到最大額定值的近40%時(shí)，兩通道交錯式工作便會(huì )恢復。該評估板事實(shí)上是一個(gè) 400瓦雙交錯式BCM PFC 轉換器，當輸入電壓為115伏特交流電時(shí)，輕載負載效率提高 1%；當輸入電壓為230伏特交流電時(shí)，效率更可提高6.5%。

　　圖5　本文范例方案的評估板所具備的相位管理效率（含EMI濾波器）