滿(mǎn)足新應用需求的先進(jìn)PFC技術(shù)及解決方案

　　功率因數校正(PFC)是電源設計人員面臨的重要任務(wù)。根據IEC61000-3-2諧波標準中的D類(lèi)規定，功率在75 W以上的個(gè)人計算機和電視機等電子系統的電源要進(jìn)行功率因數校正。

　　根據輸入電流控制原理的不同，PFC可以分為不同的類(lèi)型，如臨界導電模式(CrM)、不連續導電模式(DCM)、連續導電模式(CCM)和頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM)等。CrM的的主要特征是電流有效值(RMS)大，開(kāi)關(guān)頻率不固定，常用于需要簡(jiǎn)單控制方案的照明和交流適配器等低功率應用，典型解決方案如安森美半導體NCP1606;DCM的主要特征是電流有效值最高，線(xiàn)圈電感較低及穩定性最佳，常見(jiàn)于中低功率應用;CCM的主要特征是總是硬開(kāi)關(guān)，電感值最大，電流有效值最小，在較高功率(>300 W)應用中特別受到青睞，典型解決方案如安森美半導體NCP1654;FCCrM的主要特征是電流有效值大，頻率被限制，線(xiàn)圈電感較小，在中等功率條件下具有極高能效，典型解決方案如安森美半導體NCP1605。

　　值得一提的是，FCCrM可以視作帶有頻率鉗位功能(由振蕩器設定)的臨界導電模式，綜合了CrM和DCM的優(yōu)點(diǎn)：DCM限制最大開(kāi)關(guān)頻率，而CrM降低最大電流應力?？偟膩?lái)看，FCCrM解決方案似乎擁有最高的能效。

　　新的應用需求為PFC提出更高要求

　　一些新的應用需求推動(dòng)著(zhù)業(yè)界開(kāi)發(fā)新的PFC技術(shù)。這其中頗為受人矚目的就是新興的能效標準要求計算機ATX電源具有越來(lái)越高的能效。例如，80 PLUS銀級標準(等同于“能源之星”5.0版計算機電源標準及CSCI標準第三階段目標)要求，到2010年6月，多路輸出ATX電源在20%、50%和100%負載條件的能效分別達到85%、88%和85%，詳見(jiàn)表1所示。

　　要提高ATX電源能效，以滿(mǎn)足最新能效標準的更高要求，重要的是以系統性的途徑來(lái)分析功率損耗來(lái)源，并針對性地降低功率損耗。通常而言，我們可以將ATX電源分為PFC段、主開(kāi)關(guān)電源段和次轉換器段。以常見(jiàn)的75%能效ATX電源為例，據測算，PFC段的損耗要占總損耗的40%。因此，將PFC段的能效提至最高，有利于實(shí)現更高的系統總能效。這就需要優(yōu)化PFC控制器及其工作模式與其它元器件的選擇。

　　表1：80 PLUS等能效標準對多路輸出ATX電源的能效要求