探討如何憑借智能交錯技術(shù)提高AC/DC電源效率

　　圖3　輸入電壓感測電路

　　電壓前饋為PFC控制器帶來許多優(yōu)勢。首先，控制迴路增益變得與輸入電壓無關(guān)，這就大大簡化了補(bǔ)償工作，并有助于在線路瞬變期間保持更嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)節(jié)。其次，輸入電流仍為正弦波，即使在功率受限期間也可減少電流失真。第叁，由于用戶可程式設(shè)計(jì)最大導(dǎo)通時間（MOT）與VIN成比例，所以每個通道都獲得一個有效的功率限制功能。最后，本文范例方案還能夠在直流輸入電壓下工作，故而適用于大功率逆變器，如專為太陽能應(yīng)用而設(shè)計(jì)的逆變器。

　　過電壓/過電流保護(hù)不容輕忽

　　除了欠壓保護(hù)和輸入電壓過電壓保護(hù)（OVP）外，本文范例方案還具有兩極輸出電壓過電壓保護(hù)（OVP）功能。圖4所示的回饋電阻RFB1和RFB2對輸出電壓進(jìn)行分壓，并把訊號饋入到 控制晶片的跨導(dǎo)誤差放大器輸入端。一個非鎖死輸出過電壓保護(hù)電路會在內(nèi)部監(jiān)控該信號，并被設(shè)置在回饋電壓超過3.25伏特時阻止開關(guān)。因此實(shí)際上，RFB1和RFB2具有調(diào)節(jié)輸出電壓和執(zhí)行輸出過電壓保護(hù)的雙重功能。某些應(yīng)用可能有限制輸出過電壓保護(hù)和電壓調(diào)節(jié)功能共用同一組串聯(lián)電阻的設(shè)計(jì)要求。針對這一問題，本方案提供第二級鎖定過電壓保護(hù)功能，該鎖定電路的閾值為3.5伏特，可透過ROV1和ROV2來主動設(shè)置比非鎖定的過電壓保護(hù)更高的保護(hù)電壓 。在RFB2與地短路這種可能性較小的事件中，這個第二級過電壓保護(hù)功能可關(guān)閉DRV1和DRV2。

　　圖4　簡化應(yīng)用電路

　　至于過電流保護(hù)（OCP），控制晶片可透過圖4中的RCS1和RCS2獨(dú)立感測每個通道的峰值電流。較之在返回路徑上採用單個電流感測電阻，對相位的逐個感測可提供更可靠、更有效的過電流保護(hù)解決方案。為了減少元件，每個輸入都在內(nèi)部整合了一個小型RC濾波器，一般用于抑制電流感測輸入中的前沿尖刺。

　　法規(guī)要求帶動控制器效率持續(xù)升級

　　在法規(guī)的要求下，新一代PFC控制器除了必須簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)外，更須持續(xù)導(dǎo)入新的節(jié)能技術(shù)，來滿足額定負(fù)載和輕負(fù)載下的效率要求。其同步電路的一部分利用最大頻率鉗位元來限制輕載下和交流輸入電壓的過零點(diǎn)附近的與頻率相關(guān)的Coss MOSFET開關(guān)損耗。在 VIN線電壓部分大于VOUT/2期間，使用谷底開關(guān)技術(shù)以感測最佳MOSFET導(dǎo)通時間，可進(jìn)一步降低Coss電容性開關(guān)損耗。另一方面，當(dāng)VIN小于VOUT/2時，主功率MOSFET利用零電壓開關(guān)（ZVS）導(dǎo)通。ZVS 結(jié)合 BCM 工作模式的零電流開關(guān)（ZCS），可消除MOSFET導(dǎo)通開通損耗和輸出整流器的反向恢復(fù)損耗。

　　自動相位管理技術(shù)可以滿足提高輕載效率的要求。如本文范例晶片的評估板（EVB）可以展示約30%（相位禁用）和40%（相位啟用）負(fù)載電流之間的相位管理能力，而利用控制晶片的MOT輸入則可準(zhǔn)確調(diào)節(jié)閾值。圖5所示的效率圖顯示了在負(fù)載電流剛好下跌到最大額定值的30%以下，致使某個相位禁用時，輕載效率的提高狀況：當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到最大額定值的近40%時，兩通道交錯式工作便會恢復(fù)。該評估板事實(shí)上是一個 400瓦雙交錯式BCM PFC 轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入電壓為115伏特交流電時，輕載負(fù)載效率提高 1%；當(dāng)輸入電壓為230伏特交流電時，效率更可提高6.5%。

　　圖5　本文范例方案的評估板所具備的相位管理效率（含EMI濾波器）