满足新应用需求的先进PFC技术及解决方案

　　功率因数校正(PFC)是电源设计人员面临的重要任务。根据IEC61000-3-2谐波标准中的D类规定，功率在75 W以上的个人计算机和电视机等电子系统的电源要进行功率因数校正。

　　根据输入电流控制原理的不同，PFC可以分为不同的类型，如临界导电模式(CrM)、不连续导电模式(DCM)、连续导电模式(CCM)和频率钳位临界导电模式(FCCrM)等。CrM的的主要特征是电流有效值(RMS)大，开关频率不固定，常用于需要简单控制方案的照明和交流适配器等低功率应用，典型解决方案如安森美半导体NCP1606;DCM的主要特征是电流有效值最高，线圈电感较低及稳定性最佳，常见于中低功率应用;CCM的主要特征是总是硬开关，电感值最大，电流有效值最小，在较高功率(>300 W)应用中特别受到青睐，典型解决方案如安森美半导体NCP1654;FCCrM的主要特征是电流有效值大，频率被限制，线圈电感较小，在中等功率条件下具有极高能效，典型解决方案如安森美半导体NCP1605。

　　值得一提的是，FCCrM可以视作带有频率钳位功能(由振荡器设定)的临界导电模式，综合了CrM和DCM的优点：DCM限制最大开关频率，而CrM降低最大电流应力。总的来看，FCCrM解决方案似乎拥有最高的能效。

　　新的应用需求为PFC提出更高要求

　　一些新的应用需求推动着业界开发新的PFC技术。这其中颇为受人瞩目的就是新兴的能效标准要求计算机ATX电源具有越来越高的能效。例如，80 PLUS银级标准(等同于“能源之星”5.0版计算机电源标准及CSCI标准第三阶段目标)要求，到2010年6月，多路输出ATX电源在20%、50%和100%负载条件的能效分别达到85%、88%和85%，详见表1所示。

　　要提高ATX电源能效，以满足最新能效标准的更高要求，重要的是以系统性的途径来分析功率损耗来源，并针对性地降低功率损耗。通常而言，我们可以将ATX电源分为PFC段、主开关电源段和次转换器段。以常见的75%能效ATX电源为例，据测算，PFC段的损耗要占总损耗的40%。因此，将PFC段的能效提至最高，有利于实现更高的系统总能效。这就需要优化PFC控制器及其工作模式与其它元器件的选择。

　　表1：80 PLUS等能效标准对多路输出ATX电源的能效要求