浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

时间:2013-04-26来源:网络
G-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/25px 宋体, arial; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(0,0,0); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

  图2显示出:

  -当导电损耗较高或处在相同范围时,频率反走技术增加了损耗(棕色迹线)。当大的均方根电流在转换器中环流时,如当PFC段处在重负载、低线路电压条件下,就出现这种情况。

  -当导电损耗略小于开关损耗时,就需要有限程度地降低频率。但程度必须有限。否则,就完全泯灭了在开关损耗方面的好处,或者是无法针对导电损耗增加(绿色及紫色迹线)提供补偿。这种情况与线路及负载条件相对应,导致转换器流动中等的电流……

  -当导电损耗相对于开关损耗极低时(蓝色及橙色迹线),频率反走大幅降低总体损耗。然后,在线路电流较小的条件下,必须降低开关频率。

  应当注意的是,频率反走技术带给MOSFET开关损耗的好处被低估了DCM开关损耗为将CrM开关损耗最少。

 实验数据

  下述数据是使用以NCP1631(见参考资料[2])驱动的两相交错式PFC段获得的。此控制器采用频率钳位临界导电模式(FCCrM)工作,还具有频率反走功能。但应当指出的是,与CCFF(见下一段)相比,频率钳位并不取决于电流电平,而是在电流半正矢波范围内给定功率条件下保持恒定。图3显示了NCP1631 300 W评估板在施加了115 Vrms输入电压、10%、20%及50%负载条件下的能效。调节电路的反走特性以测量20%负载条件下三种不同工作频率时的能效,并考虑测量其它两种负载工作条件下两种不同工作点时的能效。下面的数据印证了轻载条件下频率下降时能效提升,且在负载较重时开关频率逐渐减小的情况下能效降低。

  浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

  电流控制频率反走(CCFF)

  沿袭这些能效考虑因素,安森美半导体推出了采用所谓的电流控制频率反走(CCFF)技术以驱动 PFC升压段的NCP1611和NCP1612 PFC控制器。在CCFF模式下,当线路电流超过设定点时,PFC段采用传统CrM工作。相反,当电流低于此预设值时,在线路电流降低到0时,开关频率下降到约20 kHz(见参考资料[3]和[4])。

  实际上,这些控制器监测线路电压以构建线路电流的信号表征。内部计算产生一个电流,此电流结合外部电

  电流控制频率反走

  对CrM PFC升压段的开关频率进行钳位通常导致线路电流失真,因为传统电流波形原理假定采用CrM工作这种传统局限在NCP1611和NCP1612中得到了克服,其方式跟安森美半导体的FCCrM电路类似(如NCP1605):集成了一个电路(称为VTON处理模块)来调制导通时间,以补偿存在的死区时间。此模块基于积分器(详情参见产品数据表),在对开关纹波进行了恰当滤波的条件下,其时间常数接近100 μs.

  CCFF工作过程

  如图5所示,在大线路电流条件下,CCFF升压段倾向于采用CrM工作;随着线路电流减小,控制器采用不连续导电模式(DCM)工作。通过这种方式,即使在DCM条件下,MOSFET导通时间被延长,直至MOSFET漏极-源极电压位于谷底以提供最佳节能效果。

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关键词: 开关频率 控制 负载 线路 电压优化

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