在电源设计中加入PFC
,固件可以判断是正半周期还是负半周期。在正半周期时,第一个直流-直流升压电路(L1-S1-D1)是有源电路,升压电流通过D4返回至交流中性线。在负半周期时,L2-S2-D2为有源电路,升压电路通过D3返回至交流电源线。
图11:数字控制的无桥PFC由两相升压电路组成,但是每次只有一个相位为有源相位。
与采用相同的功率器件的传统单相PFC相比,无桥PFC和单相PFC应具有相同的开关损耗。不过,无桥PFC电流仅通过一个慢速二极管(正半周期时为D4,负半周期时为D3),而不是同时通过两个二级管。因此,效率的提升依靠的是一个二极管与两个二极管之间的传导损耗之差。
无桥PFC的效率还可以通过全面导通不活动的开关来提升。比如,在正周期时,S2可以全面导通,而S1由PWM信号控制。由于在流动的电流低于某个值时MOSFET S2上的电压降可能低于D4,返回电流会部分或全部流过L1-D1-RL-S2-L2,然后返回至交流电源。这就降低了传导损耗,从而提高了电路效率(特别是在轻负载下的电路效率)。同样,在负周期时,S1全面导通,而S2则进行开关控制。
在相同的交流电压和直流输出电压下,输出电流与电压回路输出成正比。在此基础上,频率和输出电压可以进行相应地调整。固件实现数字控制器中的电压回路。由于输出已知,因此很容易就能以低于模拟方法的成本实现该功能。
更多的数字PFC控制器
ADI公司最近发布了ADP1047和ADP1048数字PFC控制器,这两款控制器还可以提供输入电能计量和浪涌电流控制。ADP1047用于单相PFC应用,而ADP1048则针对交错式和无桥PFC应用。
数字PFC功能基于传统的升压电路来为AC-DC系统提供最佳的谐波校正和功率因数。所有的信号都被转换成数字信号,从而最大限度地提高灵活性;关键参数可以通过PMBus接口进行报告和调整。
总的来说,ADP1047和ADP1048的配置可以帮助设计工程师优化系统性能,最大限度地提高负载范围的效率。这两款IC可以精确地测量RMS输入电压、电流和功率。然后该数据可以通过PMBus接口报告给电源的微控制器。
ADP1048的无桥升压配置可以消除PFC转换器的桥式输入引起的传导损耗(图12)。在这种配置中,两个功率MOSFET必须单独驱动,以实现最高效率。从ADP1048发出的信号可以实现这一点。IBAL引脚可以检测出交流线路相位和零交叉点。IBAL引脚的最高额定电压为VDD + 0.3 V,因此该引脚需要采用合适的箝位电路进行保护。
图12
在正交流电源线相位时,只有一个升压级在有效工作。第二个级为无源级;Q2中的电流从源极流至漏极。在此相位时将Q2 FET全面导通可以最大限度地降低Q2的传导损耗。当交流线路相位变为负时,Q1和Q2的角色则出现反转,Q2进行有源开关,而Q1则始终处于导通状态。相位信息通过IBAL引脚从交流线路中检测。在软启动阶段,两个FET都作为预防措施进行开关操作。当IBAL引脚上的相位信息损坏或者不准确时就会出现这样的情况。
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