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深圳市瑞申電子有限公司

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功率電感:最優的190 W纖薄PFC電源段方案選擇(一)

時間:2014-11-26 11:06:48 點擊:
    大多數功率因數校正(PFC)電源段采用臨界導電模式(CrM)工作,這種模式控制功率電感電感器生產廠家電流從零躍升至期望的峰值電平,然后又降至零。由于這種模式依賴于電流周期的時長,故開關頻率以交流線路電流需求的函數形式變化。不利的是,功率需求較低時,從交流線路流入的電流較小,開關頻率“飆升”。這樣一來,采用大電感就是將開關損耗和干擾降到可接受水平的唯一方式。

  頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM)是安森美半導體NCP1606或NCP1631等控制器嵌入的一種技術。采用這種模式工作時,在高負載條件下,功率因數校正段以CrM工作,但在中等負載/輕載條件下( ),限制開關頻率以提升能效。與傳統CrM電路相比,FCCrM支持使用更小的電感(見參考資料[1])。實際上,交錯式FCCrM PFC似乎進一步縮減了磁性元件的尺寸及成本。這些優勢在190 W低高度電源中得以展現。

  本文在參考資料[1]所示文章基礎上進一步推進研究,在相同的190 W寬主電源輸入范圍、最大厚度13 mm的應用中探究總體PFC成本問題。

  電感考慮事項表1重提了參考資料[1]的主要結論。由于FCCrM鉗位開關頻率,就不需要大電感來拉低CrM開關頻率范圍。因此,FCCrM大幅減小PFC段電感尺寸,采用交錯式FCCrM方案時尤為如此。事實上,如表1所述,可以選擇下述磁性元件用于190 W(輸入功率)、寬主電源范圍、最大厚度13 mm的電視應用:

  •CrM方案:兩個EFD30串聯

  •FCCrM方案:單個EFD30

  •交錯式FCCrM方案:兩個EFD20(每個支路一體成型電感生產廠家一個)

 

  

 

  橫向比較

 

  下一步,為了比較不同方案,我們以300 W的46英寸液晶電視電源參考板(見參考資料[2])作實驗來比較這三種PFC方案。此參考板由安森美半導體開發,嵌入了由NCP1631(見參考資料[3])驅動的FCCrM交錯式PFC。我們利用這電路板來比較我們190 W應用的三種方案。由于本應用中集成的電感與表1中定義的電感不同(本應用中原線圈尺寸針對的是300 W功率),首要修改此應用,確保能夠使用2個EFD20元件。第二步, 動態地調節電路,測試CrM和FCCrM單相方案。就每項測試而言,PFC段的插件電感制造商設計要使得三種方案的能效保持在接近相同的水平。

  在圖1中,我們可以看到采用調整后的交錯式配置的電路板,這可從兩個“飛跨”(flying)電感得到證實;圖2顯示的則是如何應用CrM控制器(即NCP1607,見參考資料[4]),而非原有的NCP1631交錯式驅動器。

 

  

 

  


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