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浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

作者:时间:2013-04-26来源:网络收藏


  简介

  环保因素已经为当代电源设计催生新的能效要求。例如,80 PLUS倡议及其铜级、银级和金级衍生标准(见参考资料[1])迫使台式机及服务器制造商寻求创新的方案。一项重点就在于功率因数校正(PFC)段,此段跟EMI滤波器一起在低电压、满载条件下可能消耗输出功率的5%至8%.

  然而,在一般情况下,相关器件并不是总是以它们设计的最大功率工作,而只有短时间以最大功率工作。因此,要有效地节能,“绿色要求”不仅针对满载能效。相反,这些要求倾向于因应实际工作条件,规定在满额功率20%、50%及100%等不同状况下的最低平均能效等级,或是能效比。

  因此,中低条件下的能效比已成为要应对的要点。降低是减小这些条件下功率损耗的常见选择。要在极低功率条件下提供极高能效,这方案在中等功率等级的应用就必须非常审慎。本文将阐释如何管理以提供最优能效性能。文中将简述电流频率反走(CCFF)技术的原理。这种新方案在方面极为有用,提供最优的平均能效及轻载能效等级。

  临界导电模式或不连续导电模式

  开关损耗难于精确预测。当PFC升压转换器从临界导电模式(CrM)跳转到不连续导电模式(DCM)时,我们还是可以根据工作模式来判定损耗趋势。图1显示了这两种模式在相同功率及条件下(如相同电流)的MOSFET电流波形。

  两种模式在相同功率及线路条件下(如相同线路电流)的MOSFET电流波形

  无论在什么工作模式,线路电流是开关周期内的电感电流的平均值,而开关周期就是PFC升压转换器之电磁干扰(EMI)滤波器工作的平均过程时间。

  在CrM下,线路电流的计算非常简单(1):

  浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

  如上所述,DCM下的导通时间就是将CrM下的导通时间乘以一个因数m(m》1),以维持提供恰当的功率。因此,电感峰值电流与电流周期时长均乘以导通时间与退磁时间之和:

  浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

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  浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

  浅谈如何实现开关频率控制、负载和线路电压优化

  图2显示了没有频率反走条件下获得的DCM损耗相对于CrM损耗的百分比。DCM损耗与CrM损耗之比根据等式(2)来计算,α比的值在1至10之间变化。当α为1时,频率并未降低,因此DCM损耗及CrM损耗相等,使二者之比为100%.α值越高,当 DCM能效降低时,DCM损耗与CrMR损耗之百分比就越高;相反,当采用频率反走

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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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