MPS先进PFC+LLC解决方案(1)

描述

在电能质量和用电效率越来越重要的背景下,采用 PFC+LLC 架构的电源设计越来越普及,并已经开始在很多应用中替代传统的无PFC的方案或简单的反激、正激方案。

今天,我们从基础说起,让各位攻城狮从入门到精通掌握 PFC+LLC 的先进解决方案!

首先,为什么要用PFC?

一个没有 PFC 的电源在 AC 输入端的波形通常是长这样的。

电源设计

一想到这么多尖尖电流在我们的电网里流通,是不是有种如坐针毡的感觉?

PFC 就是用来解决这个问题的。

虽然听起来就很贵的样子,但是 PFC 可以把 AC 输入端的波形变成这样,不止可以保护电网质量,还能治好工程师的强迫症(手动狗头)。

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PFC 可以有很多种不同实现方式,但大部分实用电路都是在 Boost 或在 Boost 基础上的衍生变形。

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而从控制方式的角度来说,PFC 主要可以分为 CCM 和 CrM 两类。

CCM 控制是指 Boost 电路中的电感电流处于连续导通状态,这样的好处可以用峰值比较低的电感电流实现比较大的输出功率,但同时所带来的问题是二极管反向恢复引入的开关损耗。

CrM 控制是指 Boost 电路中的电感电流处于临界导通状态,这种状态下二极管电流是自然过零关断的,所以没有反向恢复问题,但在实现同等输出功率的情况下,CrM 的电感电流峰值必然大于 CCM,这不利于电感设计。

基于上述特点,CCM 适合更大功率,而 CrM 适合较小的功率。二者的合理分界线通常在 300W-400W 之间。

MPS 提供一系列先进的 PFC+LLC 集合数字控制芯片。

HR1211 的 PFC 部分采用 CCM 控制方式,电感电流在重载情况下处于连续状态,并且开关频率可以通过数字接口进行配置。

在轻载状态下,HR1211 会自动降低开关频率,并过渡到断续电流状态,以此降低开关损耗,从而达到全范围工作状态下的高效率。

电源设计

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HR1275 的 PFC 部分采用 CrM 控制方式,电感电流在重载情况下处于临界导通状态,并同样在在轻载状态下会自动降低开关频率,过渡到断续电流状态。

而且无论是临界导通还是断续状态,HR1275 都会通过内部的检测电路保证谷底开通,从而将开关损耗降到最低。

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另外,HR1211 和 HR1275 都提供了 PF(或THD)补偿的功能,自适应地消除电路中的非理想因素对输入电流波形的影响,可以在各种输入电压和负载条件下实现 0.9 以上的 PF 值。特别是在高压输入的情况下,相较于没有此功能的 PFC 方案有明显优势。

可谓是无死角的“真•PFC”方案

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