控制開關(guān)頻率，優(yōu)化完整負(fù)載及線路電壓范圍內(nèi)的能效

當(dāng)PFC段插電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大電流給大電容充電。此電路板包含NTC來限制浪涌電流。此NTC已經(jīng)被短路，用于測(cè)量能效。

圖8顯示了大功率范圍(從5%負(fù)載到100%負(fù)載)內(nèi)低線路及高線路電壓時(shí)的能效比。右側(cè)的CCFF能效曲線類似于傳統(tǒng)CrM PFC段。在左側(cè)的圖中，由于開關(guān)損耗的緣故，能效正常下降，直到一個(gè)拐點(diǎn)，此時(shí)能效又上升，這是CCFF工作的結(jié)果。如前所述，當(dāng)線路電流低于預(yù)設(shè)值時(shí)，CCFF使開關(guān)頻率作為瞬時(shí)線路電流的函數(shù)來線性下降。CCFF閾值設(shè)定為約低線路電壓時(shí)最大線路電流的20%，及高線路電壓時(shí)最大線路電流的近45%，這可以從圖8中所觀察到的拐點(diǎn)得到印證。

要提醒一下的是，CCFF以瞬時(shí)線路電流的函數(shù)形式工作：當(dāng)線路電流的信號(hào)表征(由FFcontrol引腳產(chǎn)生)低于2.5 V時(shí)，電路降低開關(guān)頻率。這就是接近線路過零點(diǎn)時(shí)的案例，而無論這是負(fù)載多大。因此，開關(guān)頻率在線路正弦波最小值時(shí)下降，即使是在重負(fù)載條件下。這就是大負(fù)載時(shí)能效也提升了的原因，最少是在高線路電壓條件時(shí)就是如此，此時(shí)CCFF的影響更大，因?yàn)榫€路電流較小。

當(dāng)瞬時(shí)線路電流要變得極小時(shí)(在我們的應(yīng)用中為低于最大電流電平的約5%，見參考資料[1])，電路進(jìn)入跳周期模式。換句話說，在功率轉(zhuǎn)換成為低效的瞬間，電路停止工作。與不含跳周期功能的CCFF工作相比，跳周期模式進(jìn)一步提升了輕載能效(高線路電壓時(shí)約提升2%，滿載時(shí)約提升5%)。

從更普遍的意義上講，圖8顯示出CCFF在低線路電壓條件下低于20%負(fù)載時(shí)大幅提升能效，而在230 V高線路電壓條件下低于50%負(fù)載時(shí)開始顯現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)該注意的是，總諧波失真(THD)受跳周期模式功能的影響。即使總諧波失真相對(duì)較低，但在要提供優(yōu)異THD性能時(shí)，應(yīng)當(dāng)禁止使用跳周期模式。可以參見NCP1611/2評(píng)估板有關(guān)功率因數(shù)及THD的數(shù)據(jù)。

眾所周知，由于高工作開關(guān)頻率的緣故，CrM系統(tǒng)在高線路電壓、輕負(fù)載時(shí)通常無法持續(xù)工作。相反，它們進(jìn)入突發(fā)模式。這種情況通常在最高線路電壓等級(jí)工作、20%或以下負(fù)載范圍時(shí)出現(xiàn)。圖8顯示了降低開關(guān)頻率就克服了這個(gè)局限。因此，應(yīng)當(dāng)注意的是，CCFF進(jìn)一步提供了在低至極低功率等級(jí)時(shí)提供穩(wěn)定工作的可能性。

結(jié)論

計(jì)算開關(guān)損耗是一個(gè)棘手的過程。本文介紹了一種預(yù)測(cè)降低開關(guān)頻率時(shí)DCM損耗與CrM損耗相關(guān)性趨勢(shì)的方法。分析及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)導(dǎo)電損耗相對(duì)于開關(guān)損耗較小，既在線路電流較低時(shí)，更適宜采用頻率反走。圖2甚至顯示電流越低，最優(yōu)頻率也越低，從而在“高能效的頻率”與線路電流之間產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)，這就是CCFF的工作原理……實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確認(rèn)了在低線路及高線路電壓條件下CCFF即使在擴(kuò)展功率范圍也維持高能效比。更通俗地說，如果啟用了跳周期模式，從5%負(fù)載到100%負(fù)載范圍下，能效都保持高于94%；而當(dāng)關(guān)閉跳周期模式時(shí)，能效底值(在5%負(fù)載時(shí)獲得)降到了92%。