PFC類型、級數及工作模式的選擇

1.PFC類型的選擇

電源適配器可分成不帶PFC、帶無源PFC和帶有源PFC這3種類型。按照美國“能源之星”的認證標準,5W以上電源適配器必須加PFC。另外,國際電工委員會IC10003-2標準對電源的輸入諧波提出嚴格限制,它涉及個人電腦、電視機和監視器在內的D類設備。應根據對電源適配器的功率、功率因數及總諧波失真的要求,來選擇PFC的類型。

實測一種250WPC電源在不帶PC、帶無源PFC和帶有源PFC這3種情況下,輸入諧波幅度與EN1000-32國際標準的比較如圖4-8-1所示。從中不難看出,無PFC時的3~15次諧波幅度均高于EN1000-32的限制水平。使用無源或有源PFC時,各次諧波幅度均低于EN10003-2的限制水平,并且采用有源PFC時的3~20次諧波幅度明顯低于無源PFC。

2.PFC電源級數的選擇

(1)單級式( Single-stage,亦稱單段式)PFC電源。它是將PFC功能與DC/DC功能合并成一級,制成PFC+LED驅動器的單片集成電路,適用于40~100W的大中功率電源適配器

(2)兩級式(亦稱兩段式)PFC電源。兩級式PFC是目前常用的PFC電源類型,其第一級為PFC,第二級為DC/DC變換器。這種電源抑制諧波的效果較好,可達到較高的功率因數。由于具有獨立的PFC級,還可對DC/DC級的直流輸入電壓進行預調節,因此PFC的輸出電壓比較精確;帶負載能力強,適用于大、中功率電源適配器。缺點是所需元器件較多,成本較高;功率密度低,損耗較大。

(3)三級式(亦稱三段式)PFC電源。它包括PFC、IIC諧振式變換器和DC/DC變換器這三級單元電路,適用于100W以上的大功率電源適配器。若將PFC、LLC集成在一個芯片中(例如PFC+LLC控制器PIC810PG),則屬于單級式PFC電源。

3.PFC工作模式的選擇

PFC的拓撲結構有兩種工作模式,一種是在連續導通模式(CCM)下工作的升壓變換器,其特點是PFC電感上的電流處于連續狀態,因此輸出功率大,適用于200W以上的電源適配器。另一種是臨界導通模式(CRM)升壓變換器,其特點是PFC電感的電流處于連續導通與不連續導通的邊界,可采用價格低廉的芯片,電路簡單,便于設計,并且沒有功率開關管的導通損耗,適用于100W以下的電源適配器。

對于100~200W的電源適配器,可根據整個電源系統的綜合指標來確定究竟采用連續導通模式,還是臨界導通模式。