行業內一直有一種趨勢,凡是做電源的人,都想把電源做得更小,效率做得更高,但這時散熱是受限制的。由于BUCK功率因數校正器在較低輸入電壓下具有高效率,已經吸引了很多研究人員的興趣。來自浙江大學的張軍明副教授在驅動、電源與控制技術分會上對臨界導通工作下峰值電流模式控制的Buck PFC的優化設計進行了介紹。
低的輸出電壓有利于下一級功率變換電路的設計。傳統的臨界導通型BUCK功率因數校正器具有較低的功率因數和較大的諧波電流。輸出電壓是調制功率因數和諧波電流的唯一參數。臨界導通型BUCK功率因數校正器的最優化的峰值電流控制模式提出了除了輸出電壓以外的控制參數用于調整功率因數和諧波電流。相比傳統的臨界導通型BUCK功率因數校正器,該方案能夠獲得更高的效率和功率因數。此外,由于更低的峰值電流大小,其電感的尺寸可以縮小。
目前,為了滿足諧波的標準,通常會采用兩極,前一極是PFC,后一極是DCDC。后一極的DCDC經過這么多年的改善,效率不斷地在提高,可以達到96-98%,有的可能更高。前一極PFC則通常在94-98%之間,變化較大是因為要適應前面輸入電壓的范圍。
通常PFC的輸出電壓永遠要比輸入電壓的最高值要高,缺點是因為輸出電壓較高,會導致后面需要采用較貴的功率器件,在選擇上也有較大難度。為了克服這些缺陷,近年來對Buck PFC進行了研制,它的輸出電壓總是比峰值要低,可以設到較低的值,然而電流狀況不佳,中間有一塊死區,沒有電流,PF值并不理想。但在電壓較低時,低端效率和電感不會變小,體積可以做得更小,效率可以達到更高。一般通用的輸入為90V~264V,低端的Buck通常會比Boost高1-2%的效率。
由于Buck和Boost是兩種不同的電路,小功率時通常會用到CRM來進行控制。有兩種常用的控制方法,一是COT,如果Buck采用這種控制方法,則可以在不同電壓下看到不同的電流波形。電流在導通時的變化與輸入和輸出電壓相關,通常在輸入電壓設定之后,輸出電壓是唯一個可以改變的參數設置。第二,像6562一樣采用一個乘法器,如果在Buck里面采用這一方法進行控制,會發現控制后的輸入電流是方的。對于Boost來說,兩種控制方法是等價的,得到的結果相同。而同樣的控制方法在Buck里面會得到完全不一樣的結果。
不同的基準能夠達到不同的結果,可以通過改變基準來實現優化。張教授強調他們所提出的方法在電路上非常簡單,幾乎沒有什么成本。最終可以將所有的控制方法統一起來,也很容易得到參考電壓。在做Boost的時候可以簡單地做一個分壓比來優化電路的性能,在設計上非常容易實現。