在電能質(zhì)量和用電效率越來越重要的背景下,采用 PFC+LLC 架構(gòu)的電源設(shè)計越來越普及,并已經(jīng)開始在很多應(yīng)用中替代傳統(tǒng)的無PFC的方案或簡單的反激、正激方案。
今天,我們從基礎(chǔ)說起,讓各位攻城獅從入門到精通掌握 PFC+LLC 的先進解決方案!
首先,為什么要用PFC?
一個沒有 PFC 的電源在 AC 輸入端的波形通常是長這樣的。
一想到這么多尖尖電流在我們的電網(wǎng)里流通,是不是有種如坐針氈的感覺?
PFC 就是用來解決這個問題的。
雖然聽起來就很貴的樣子,但是 PFC 可以把 AC 輸入端的波形變成這樣,不止可以保護電網(wǎng)質(zhì)量,還能治好工程師的強迫癥(手動狗頭)。
PFC 可以有很多種不同實現(xiàn)方式,但大部分實用電路都是在 Boost 或在 Boost 基礎(chǔ)上的衍生變形。
而從控制方式的角度來說,PFC 主要可以分為 CCM 和 CrM 兩類。
CCM 控制是指 Boost 電路中的電感電流處于連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài),這樣的好處可以用峰值比較低的電感電流實現(xiàn)比較大的輸出功率,但同時所帶來的問題是二極管反向恢復(fù)引入的開關(guān)損耗。
CrM 控制是指 Boost 電路中的電感電流處于臨界導(dǎo)通狀態(tài),這種狀態(tài)下二極管電流是自然過零關(guān)斷的,所以沒有反向恢復(fù)問題,但在實現(xiàn)同等輸出功率的情況下,CrM 的電感電流峰值必然大于 CCM,這不利于電感設(shè)計。
基于上述特點,CCM 適合更大功率,而 CrM 適合較小的功率。二者的合理分界線通常在 300W-400W 之間。
MPS 提供一系列先進的 PFC+LLC 集合數(shù)字控制芯片。
HR1211的 PFC 部分采用 CCM 控制方式,電感電流在重載情況下處于連續(xù)狀態(tài),并且開關(guān)頻率可以通過數(shù)字接口進行配置。
在輕載狀態(tài)下,HR1211會自動降低開關(guān)頻率,并過渡到斷續(xù)電流狀態(tài),以此降低開關(guān)損耗,從而達到全范圍工作狀態(tài)下的高效率。
HR1275的 PFC 部分采用 CrM 控制方式,電感電流在重載情況下處于臨界導(dǎo)通狀態(tài),并同樣在在輕載狀態(tài)下會自動降低開關(guān)頻率,過渡到斷續(xù)電流狀態(tài)。
而且無論是臨界導(dǎo)通還是斷續(xù)狀態(tài),HR1275都會通過內(nèi)部的檢測電路保證谷底開通,從而將開關(guān)損耗降到最低。
另外,HR1211和HR1275都提供了 PF(或THD)補償?shù)墓δ?,自適應(yīng)地消除電路中的非理想因素對輸入電流波形的影響,可以在各種輸入電壓和負載條件下實現(xiàn) 0.9 以上的 PF 值。特別是在高壓輸入的情況下,相較于沒有此功能的 PFC 方案有明顯優(yōu)勢。
可謂是無死角的“真?PFC”方案
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原文標(biāo)題:【工程師筆記】零基礎(chǔ)掌握先進的 PFC+LLC 解決方案(PFC 篇)
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