最高能效，最低成本: BC²

图9:在90 VRMS时的能效对比

图10:在VmainsRMS = 90 V时，450 W功率因数校正器的三个不同的输出功率和三个开关频率的能效对比

图10 突出了BC²电路软开关法和COSS 放电省电的优势，特别是在低负载下这种优势更加明显。

3.4. 热测量

电流软开关法能够降低开关晶体管的功率损耗，图11所示是在一个功率因数校正应用中，BC²解决方案与碳化硅二极管在功率MOSFET晶体管上产生的温度差(18 °C)。

如果功率MOSFET晶体管的工作结温相同，(Tj(avg))BC²解决方案可以让散热器变得更小。

这样，节省的空间抵消了BC²电路的小线圈L所占的空间。因此，BC²电路拥有与碳化硅二极管解决方案相同的功率密度。

虽然采用热优化技术，但是，当功率MOSFET的RDS(on)导致结温Tj(avg) 上升到 90 °C时，采用BC²的解决方案的能效略有降低，不过BC²概念的能效还是高于碳化硅二极管。因此，在图11和图9所 示的90 VRMS能效比较中，应该从Pout x [1/(SiC_efficiency) – 1/(BC²_ efficiency)]= 5.4 W的省电数值中扣除 0.75 W。

总之，BC²电路的功率密度和能效均优于碳化硅二极管。

图11:温度测比较

另一种优化BC²概念的方法是缩减功率MOSFET晶体管的有效面积，获得与碳化硅二极管相同的能效。

在图11所给的示例中，至少可以去除一个功率 MOSFET开关管。这样，随着导通电阻RDS(on) 增加，开关管的功率损耗不必再乘以2。实际上，整体功率损耗降低的另一个原因是MOSFET等效电容COSS 也被削减一半。

在图11的示例中，一个导通电阻RDS(on)小于0.46 的、输出功率450 W的功率MOSFET与一个碳化硅二极管和两个并联功率MOSFET的结构的能效相同。

这个功耗优化方法对大众市场应用有吸引力:BC²解决方案应考虑到意法半导体的能效概念和节省一支功率MOSFET。

BC²概念的成本效益高于碳化硅二极管解决方案。

3.5. BC²设计工具

意法半导体开发出一个软件工具，能够帮助设计人员根据电源规格快速确定BC²拓扑的规格。

图12:BC²设计工具

该软件设计工具可以提供微型线圈和主功率因数校正器的辅助线圈的参数、二极管选型和功率MOSFET的RDS(on)。还可算出每个组件的功率损耗，并与使用一个碳化硅二极管的功率因数校正器对比。


4. 结论

BC²电路使用一个软开关法，通过一个独特的无损恢复电路帮助电源设计人员实现最高能效目标。

意法半导体推出了BC2²概念专用二极管，以提高连续导通功率因数校正器（CCM PFC）的性能，如表4所示。

表4:BC²电路在450 W 140 kHz功率因数校正器中的优点

此外，把BC²概念用于大众市场和高端功率因数校正器是设计人员支持现有市场能效推荐标准的理想选择，例如，在电源额定功率20%、50%和100%负载下能效高于80%的铜牌、银牌和金牌80 Plus能效标准。

此外，BC2及其功率组件特别适用于升压或降压转换器，这两种器件是太阳能逆变器或计算机和电信设备的开关电源（SMPS）的常用功率器件。

5. 参考文献
[1] Benoît Peron, «Auxiliary switching circuit for a chopping converter», Patent No: US 6,987,379 B2, June 2006
[2] Bertrand Rivet, «New Solution to Optimize Diode Recovery in PFC Boost Converter», PCIM 2000.
[3] Jim Noon, UC3855A/B High Performance Power Factor Preregulator -Texas Instrument- application report- SLUA146A
[4] Brian T, Irving and M. Jovanovic «Analysis, Design and Performance Evaluation of Flying-Capacitor Passive Lossless Snubber applied to PFC Boost Converter», APEC 2002, pp. 503 - 508 vol.1.