创新、简单而又高效节能的PFC解决方案

图4所示为一个典型的基于HiperPFS的PFC应用电路。VF-CCM控制已省去了外部补偿网络的使用，能提供非常简单的解决方案。

图 4. 典型的HiperPFS应用电路图

电压监测引脚(V)电流用于在内部检测输入线电压的峰值。这对线电压前馈功能具有驱动作用，以便在整个输入线电压范围内维持恒定的电压反馈环路增益，从而改善线电压调整率和瞬态响应。此外，HiperPFS还集成了其他先进功能，例如功率限值和电压缓升/跌落保护。

作为对比，图5所示为一个传统CCM平均电流模式控制的电路设计。该设计需要一个电流放大器和一个补偿网络。电流检测电阻的位置需要与电感电流串联。除电阻会产生功率损耗外，噪声敏感性问题也构成设计挑战，特别是在电感的纹波电流较低时。

图 5. 传统的CCM平均电流模式控制的电路图

VF-CCM控制与临界导通模式(CRM)控制比较

CRM升压功率因数转换器在连续导通模式和非连续导通模式的交界处进行工作。通常情况下，开关导通时间是固定的，这通过比较电压环路误差放大器的输出电压和锯齿参考波形来实现。当水平相匹配时，开关将关断。当电感电流降至零时，开关将导通。当电感值固定时，输入电流自动跟踪输入电压，从而实现功率因数校正。电感电流如图6所示。

图 6. 临界导通模式CCM控制方法 – 输入电流

CRM控制具有一些与HiperPFS相同的优势，比如无需电流控制补偿即可实现简单设计和和可变开关频率。续流二极管的选择并不是关键，因为二极管在开关电流为零时会关断。但是，仍存在以下明显缺陷而不利于在较高功率PFC设计中使用CRM：

• CRM控制会在MOSFET和续流二极管中产生高峰值电流，因而需要器件具有更高电流额定值。
• MOSFET中的开关及导通功率损耗比较高。
• CRM控制要求使用更大的磁芯。因为它会生成更高的峰峰值电感电流，从而导致电感产生更高的迟滞损耗以及更高的铜损耗。
• CRM要么需要一个电流检测电阻来检测零电感电流，要么需要一个零电流检测绕组来导通MOSFET。
• 与类似的VF-CCM设计相比，CRM控制所生成的峰值电流将近前者的两倍。这会加重噪声问题，从而增大EMI滤波元件的成本。

基于CRM的PFC IC在低功率PFC设计中已得到广泛使用，因为它们比较简单且允许使用并不昂贵的续流二极管。不过，HiperPFS则更为简单，它具有许多设计优势，比如MOSFET的导通及开关损耗更低、二极管导通损耗更低、电感磁芯及铜损耗更低、负载范围内的效率更高、EMI更低且EMI滤波器更小、元件数更少以及集成多项保护功能。由于具有软恢复特性的超快速恢复整流管易于购得，HiperPFS VF-CCM模式控制可以为广大的低功率、中等功率及高功率PFC应用提供理想的解决方案。

设计范例

一款347 W PFC前端转换器（如图7所示）已采用HiperPFS PFS714EG集成式PFC控制器设计而成，并配有全面的验证报告(RDR-236)。这份示范性的设计范例适用于开发人员，可对新的原型设计提供参考。

图 7. 347 W HiperPFS前端PFC转换器
该设计从10%负载点到满载均可提供95%以上的效率（参见图8）。高效率可以使设计满足80+ PC规范要求。

图 8. 效率随输出功率的变化
该电源在115 VAC输入满载条件下的功率因数高达0.998，在230 VAC输入满载条件下的功率因数可达0.984（参见图9）。它可以轻松满足EN61000-3-2 Class C和D对低谐波输入电流元件的要求（参见图10）。

结论

HiperPFS所引入的创新型恒定安秒和伏秒控制概念为升压PFC转换器带来了全新的高性能PFC解决方案。与传统的CCM和CRM控制方法相比，HiperPFS可以凭借简单、可靠、低元件数及低成本的解决方案为电源设计师提供更佳的选择。