NCP1651結(jié)果
---進(jìn)行了NCP1651板上的測(cè)量,結(jié)果匯總在表1中。這些結(jié)果比二級(jí)解決方案的還好。
---表1表明,在115Vac及以上的輸入電壓,預(yù)計(jì)在NCP1651上可以獲得良好的效率。效率在低線電壓時(shí)較低,其中電流增加,會(huì)在MOSFET和輸出整流器上引起更高功耗。另一方面,非常好的功率因數(shù)（PF）和THD性能在所有輸入電壓范圍內(nèi)都可以觀察到。在265Vac上觀察到PF和THD性能稍微降低,因?yàn)殡娐吩贒CM模式和CCM模式之間轉(zhuǎn)換,取決于輸入在整流正弦波上的位置。DCM模式發(fā)生在過(guò)零點(diǎn)附近,而在周期的其余部分保持為CCM模式。
---改變負(fù)載并且觀察它對(duì)效率、功率因數(shù)和THD的影響也很有趣。圖5至圖7顯示了結(jié)果。
---如圖5所示,線路輸入電壓越高,效率越高。在更高的線路電壓,維持負(fù)載所需的輸入電流更低,而且在各個(gè)元件中耗散的功率更低,因此可以得到更高效的電路。效率一般在較高負(fù)載時(shí)較低,因?yàn)榫�路電流更大,而且MOSFET和輸出整流器中的功耗更高。
---如圖6所示,功率因數(shù)隨著輸出功率增加而提高。在低功率和高線路電壓時(shí)（175VAC和265VAC）,電路工作在DCM模式。DCM模式使得功率開(kāi)關(guān)和輸出整流器中的di/dt更快和峰值電流更高。線路電壓越高而且輸出功率越低,則功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間越短。因此功率因數(shù)等級(jí)也越低。在低輸入線路電壓時(shí),只要輸出功率和失真不是問(wèn)題,器件就應(yīng)工作在CCM模式下。選擇較高的初級(jí)電感會(huì)擴(kuò)展電路運(yùn)行在CCM模式的范圍,而且有助于提高功率因數(shù)。
---如圖7所示,類(lèi)似于功率因數(shù),對(duì)于低輸出功率在高線路電壓時(shí)THD更高。這還是因?yàn)榭刂破鞴ぷ髟贒CM模式,導(dǎo)致了更高的電流紋波。輸入電流波形的大紋波更難在EMI濾波器中濾除。相反,在高線路電壓高輸出功率中,THD水平低得多,因?yàn)榭刂破鞴ぷ髟贑CM模式中。使用較大的初級(jí)電感有助于維持更長(zhǎng)的CCM工作時(shí)間。但是,它可能不滿足一些設(shè)計(jì)限制。

趨勢(shì)圖
---展示的工作細(xì)節(jié)是以120W為中心。表2提供了不同功率水平的每種設(shè)計(jì)屬性預(yù)期值。因此也可以推導(dǎo)出效率和成本假設(shè)。
---進(jìn)行以下的假設(shè)。Cout的值基于30%的輸出電壓紋波和20ms的保持時(shí)間。因?yàn)樽儔浩髟O(shè)計(jì)采用迭代的方法,所以它為各種元件的低功耗而進(jìn)行了優(yōu)化,并且根據(jù)電路電氣特性簡(jiǎn)化了元件選擇。
---表2覆蓋了較窄的100～200W輸出功率范圍。因?yàn)?2V的低輸出電壓,非常難把這種特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于較高的功率輸出。較高的功率水平意味著電路中的峰值電流更高,在各種元件上施加了額外的壓力,并且大大增加了功率損耗。在200W,變壓器匝數(shù)比必須保持低,以便把輸出電容電流紋波保持在一個(gè)可以控制的水平下。但是,這會(huì)在變壓器、MOSFET和輸出整流器中引起更高的峰值電流。它也增加了升壓二極管的反向電壓,要求元件的VF更大。
---但是,在較高的輸出電壓同時(shí)保持元件的合理尺寸的條件下,可以獲得較高的輸出功率。比如,一個(gè)200W/24V電路的變壓器,初級(jí)電感為800μH,匝數(shù)比為5,可以得到漏極到源極的電壓是495V,MOSFET峰值電流為8.70A,升壓二極管反向電壓是99V,峰值電流是43.5A,輸出電容紋波電流20.82A。這些數(shù)字比表2中的更容易控制,而且預(yù)計(jì)可以得到良好的電路性能。

結(jié)論
---如本文中所述,法規(guī)和最終應(yīng)用要求為分布式電源解決方案提出了新的挑戰(zhàn)。架構(gòu)中的變化要滿足應(yīng)用的特定需要,而且市場(chǎng)也在發(fā)展中。最大的挑戰(zhàn)之一是減少功率轉(zhuǎn)換段,同時(shí)保持總的系統(tǒng)效率和性能。本文介紹了單段反激PFC這樣一種方案,并且展示了結(jié)果,以證明它的有效性。

參考文獻(xiàn)
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2003, http://www/pub/Collateral/AND8124-D.PDF3 Terry Allinder, An innovative approach to achieving single stage PFC and step-down conversion for distributive systems, Power Electronics Technology Conference Proceedings, November 2003