開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的PFC電路
在數(shù)年前,許多的電源廠商大多都在電源產(chǎn)品中使用被動(dòng)PFC模塊。而PFC模塊則是一個(gè)減少諧波電流,并且將非線性負(fù)載轉(zhuǎn)換成線性負(fù)載的過濾器,電容和電感所產(chǎn)生的功率因數(shù)則會(huì)向單位值跟近一些。
因此,接下來要說的,就是主動(dòng)PFC和被動(dòng)PFC電路。被動(dòng)PFC相對(duì)主動(dòng)PFC,功率因數(shù)較低,并且被動(dòng)PFC只適用于230V高壓電網(wǎng),對(duì)于115V低壓電網(wǎng),被動(dòng)PFC還需要一個(gè)倍壓器以適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)格。不過,被動(dòng)PFC比主動(dòng)PFC的效能要高!
對(duì)于主動(dòng)PFC來說,它基本上是一個(gè)通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電流波形的AC/DC整流器。在最開始,AC電壓通過整流橋整流。然后PWM觸發(fā)主動(dòng)PFC電路中的MOSFET管(通常是兩個(gè)),分離中間直流電壓到恒定脈沖序列。這些脈沖信號(hào)通過濾波電容,將相對(duì)平順的電流送到主開關(guān)電路。而在此之前,我們還會(huì)看到一個(gè)大個(gè)的電感線圈,而這個(gè)大電感可以對(duì)突然涌入的電流起到緩沖和梳理的作用,當(dāng)然磁線圈也是電抗產(chǎn)生的重要元件。此外,在主動(dòng)PFC電路中我們還會(huì)看到一個(gè)熱敏電阻,同樣是用來限制突然涌入的電流,特別是當(dāng)電源通電以及啟動(dòng)時(shí)。
80Plus要求PFC超過0.9
主動(dòng)PFC電路通常也有兩種不同的模式,電流斷續(xù)模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)和電流連續(xù)模式CCM( Continuous Conduction Mode)。其中DCM是指,當(dāng)電感電流為零時(shí),PFC的MOSFET管被開啟的工作狀態(tài);CCM是指,電感電流始終在零以上,PFC的MOSFET管被開啟的工作狀態(tài),因此在MOSFET管中,所有的反向恢復(fù)的能量都會(huì)被浪費(fèi)。
在電源PFC電路中的第二種模式(CCM)主要被用于超過200W功率輸出的電源,因?yàn)樗軌蛱峁┫鄬?duì)較低電流噪聲峰值,這意味著高功率電源可以有效抑制電流紋波,輸出更為平順的電流。不過CCM的缺點(diǎn)是耗能較高,并且在升壓二極管關(guān)閉時(shí),會(huì)產(chǎn)生額外EMI,所以我們經(jīng)常會(huì)看到電源整流橋后通常會(huì)增加一個(gè)X電容。
因此在目前的電源產(chǎn)品中,都會(huì)采用CCM模式的PFC電路,雖然功耗略高,也會(huì)產(chǎn)生額外的EMI,但是可以有較高水準(zhǔn)的功率因數(shù)輸出。因此對(duì)于高能耗的用電大戶來說,高功率因數(shù)的電源是非常有必要的,對(duì)于國家電網(wǎng)的節(jié)能也是十分重要的。
因此,接下來要說的,就是主動(dòng)PFC和被動(dòng)PFC電路。被動(dòng)PFC相對(duì)主動(dòng)PFC,功率因數(shù)較低,并且被動(dòng)PFC只適用于230V高壓電網(wǎng),對(duì)于115V低壓電網(wǎng),被動(dòng)PFC還需要一個(gè)倍壓器以適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)格。不過,被動(dòng)PFC比主動(dòng)PFC的效能要高!
對(duì)于主動(dòng)PFC來說,它基本上是一個(gè)通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電流波形的AC/DC整流器。在最開始,AC電壓通過整流橋整流。然后PWM觸發(fā)主動(dòng)PFC電路中的MOSFET管(通常是兩個(gè)),分離中間直流電壓到恒定脈沖序列。這些脈沖信號(hào)通過濾波電容,將相對(duì)平順的電流送到主開關(guān)電路。而在此之前,我們還會(huì)看到一個(gè)大個(gè)的電感線圈,而這個(gè)大電感可以對(duì)突然涌入的電流起到緩沖和梳理的作用,當(dāng)然磁線圈也是電抗產(chǎn)生的重要元件。此外,在主動(dòng)PFC電路中我們還會(huì)看到一個(gè)熱敏電阻,同樣是用來限制突然涌入的電流,特別是當(dāng)電源通電以及啟動(dòng)時(shí)。
80Plus要求PFC超過0.9
主動(dòng)PFC電路通常也有兩種不同的模式,電流斷續(xù)模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)和電流連續(xù)模式CCM( Continuous Conduction Mode)。其中DCM是指,當(dāng)電感電流為零時(shí),PFC的MOSFET管被開啟的工作狀態(tài);CCM是指,電感電流始終在零以上,PFC的MOSFET管被開啟的工作狀態(tài),因此在MOSFET管中,所有的反向恢復(fù)的能量都會(huì)被浪費(fèi)。
在電源PFC電路中的第二種模式(CCM)主要被用于超過200W功率輸出的電源,因?yàn)樗軌蛱峁┫鄬?duì)較低電流噪聲峰值,這意味著高功率電源可以有效抑制電流紋波,輸出更為平順的電流。不過CCM的缺點(diǎn)是耗能較高,并且在升壓二極管關(guān)閉時(shí),會(huì)產(chǎn)生額外EMI,所以我們經(jīng)常會(huì)看到電源整流橋后通常會(huì)增加一個(gè)X電容。
因此在目前的電源產(chǎn)品中,都會(huì)采用CCM模式的PFC電路,雖然功耗略高,也會(huì)產(chǎn)生額外的EMI,但是可以有較高水準(zhǔn)的功率因數(shù)輸出。因此對(duì)于高能耗的用電大戶來說,高功率因數(shù)的電源是非常有必要的,對(duì)于國家電網(wǎng)的節(jié)能也是十分重要的。
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