PFC類型、級(jí)數(shù)及工作模式的選擇

1.PFC類型的選擇

電源適配器可分成不帶PFC、帶無源PFC和帶有源PFC這3種類型。按照美國(guó)“能源之星”的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),5W以上電源適配器必須加PFC。另外,國(guó)際電工委員會(huì)IC10003-2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源的輸入諧波提出嚴(yán)格限制,它涉及個(gè)人電腦、電視機(jī)和監(jiān)視器在內(nèi)的D類設(shè)備。應(yīng)根據(jù)對(duì)電源適配器的功率、功率因數(shù)及總諧波失真的要求,來選擇PFC的類型。

實(shí)測(cè)一種250WPC電源在不帶PC、帶無源PFC和帶有源PFC這3種情況下,輸入諧波幅度與EN1000-32國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的比較如圖4-8-1所示。從中不難看出,無PFC時(shí)的3~15次諧波幅度均高于EN1000-32的限制水平。使用無源或有源PFC時(shí),各次諧波幅度均低于EN10003-2的限制水平,并且采用有源PFC時(shí)的3~20次諧波幅度明顯低于無源PFC。

2.PFC電源級(jí)數(shù)的選擇

(1)單級(jí)式( Single-stage,亦稱單段式)PFC電源。它是將PFC功能與DC/DC功能合并成一級(jí),制成PFC+LED驅(qū)動(dòng)器的單片集成電路,適用于40~100W的大中功率電源適配器

(2)兩級(jí)式(亦稱兩段式)PFC電源。兩級(jí)式PFC是目前常用的PFC電源類型,其第一級(jí)為PFC,第二級(jí)為DC/DC變換器。這種電源抑制諧波的效果較好,可達(dá)到較高的功率因數(shù)。由于具有獨(dú)立的PFC級(jí),還可對(duì)DC/DC級(jí)的直流輸入電壓進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié),因此PFC的輸出電壓比較精確;帶負(fù)載能力強(qiáng),適用于大、中功率電源適配器。缺點(diǎn)是所需元器件較多,成本較高;功率密度低,損耗較大。

(3)三級(jí)式(亦稱三段式)PFC電源。它包括PFC、IIC諧振式變換器和DC/DC變換器這三級(jí)單元電路,適用于100W以上的大功率電源適配器。若將PFC、LLC集成在一個(gè)芯片中(例如PFC+LLC控制器PIC810PG),則屬于單級(jí)式PFC電源。

3.PFC工作模式的選擇

PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種工作模式,一種是在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下工作的升壓變換器,其特點(diǎn)是PFC電感上的電流處于連續(xù)狀態(tài),因此輸出功率大,適用于200W以上的電源適配器。另一種是臨界導(dǎo)通模式(CRM)升壓變換器,其特點(diǎn)是PFC電感的電流處于連續(xù)導(dǎo)通與不連續(xù)導(dǎo)通的邊界,可采用價(jià)格低廉的芯片,電路簡(jiǎn)單,便于設(shè)計(jì),并且沒有功率開關(guān)管的導(dǎo)通損耗,適用于100W以下的電源適配器。

對(duì)于100~200W的電源適配器,可根據(jù)整個(gè)電源系統(tǒng)的綜合指標(biāo)來確定究竟采用連續(xù)導(dǎo)通模式,還是臨界導(dǎo)通模式。