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適用于各種類型硬開(kāi)關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的電能回收電路

發(fā)布時(shí)間:2011-10-11 來(lái)源:意法半導(dǎo)體

中心議題:

  • 軟開(kāi)關(guān)法
  • BC²能量恢復(fù)電路
  • 450W功率因數(shù)校正器的BC²電路設(shè)計(jì)


本文論述一個(gè)新穎的簡(jiǎn)單的適用于各種類型硬開(kāi)關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的電能回收電路,這個(gè)電路只需使用幾個(gè)元器件:一個(gè)微型線圈、兩個(gè)耦合輔助線圈和兩個(gè)優(yōu)化的PN二極管。而且,這個(gè)電路完全兼容任何一種PWM控制器。我們?cè)谶@里論述這個(gè)成本最低且能效更高的獨(dú)特的電能回收電路的基本設(shè)計(jì)方法。為了突出這個(gè)拓?fù)涞暮锰?,我們?cè)谝粋€(gè)90-264 VRMS的通用系列450W硬開(kāi)關(guān)式功率因數(shù)校正器內(nèi),把這個(gè)電路與8 A 碳化硅肖特基二極管進(jìn)行了比較;為了更全面客觀的比較,我們使用了幾個(gè)開(kāi)關(guān)頻率(72 kHz、140 kHz和200 kHz)。比較結(jié)果顯示,新電路的能效高于碳化硅肖特基二極管。

1.前言

最大限度地降低功率損耗,在不增加成本的前提下提高功率密度,是現(xiàn)代高能效開(kāi)關(guān)電源面臨的主要挑戰(zhàn)。開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)目標(biāo)是降低功率的通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗。

不顯著影響成本和功率密度而達(dá)到優(yōu)化功率通態(tài)損耗的目的是很難的,因?yàn)閷?shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)需要更多的材料,例如,晶片和銅線面積。與通態(tài)損耗不同,降低功率開(kāi)關(guān)損耗而不大幅提高電源成本比較容易做到。降低功率開(kāi)關(guān)損耗有兩個(gè)主要方法:改進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的動(dòng)態(tài)特性或電路拓?fù)洹?br />
采用碳化硅和氮化鎵等材料的新型二極管可大幅降低開(kāi)關(guān)損耗。然而,這些新產(chǎn)品的能效成本比并不適用于大眾市場(chǎng),如臺(tái)式機(jī)電腦和服務(wù)器電源。

本文重點(diǎn)論述的電路采用軟開(kāi)關(guān)法,能效/成本/功率密度/EMI比優(yōu)于碳化硅高壓肖特基二極管。

1.1. 二極管導(dǎo)通損耗
從200 W到2000W之間的大眾市場(chǎng)電源通常需要一個(gè)連續(xù)導(dǎo)通(CCM)的功率因數(shù)校正器(PFC)。要想提高功率轉(zhuǎn)換器的功率密度,就應(yīng)該提高開(kāi)關(guān)頻率。然而,功率因數(shù)校正器的主要開(kāi)關(guān)損耗是功率開(kāi)關(guān)/整流器換向單元的損耗,提高開(kāi)關(guān)頻率意味著更高的損耗。因?yàn)镻N二極管產(chǎn)生的電壓電流交叉區(qū)損耗和反向恢復(fù)損耗,如圖1所示,所以,主要功率損耗發(fā)生在功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通階段。


圖1:導(dǎo)通損耗與二極管類型和電流軟開(kāi)關(guān)法對(duì)比

為降低PN二極管整流器引起的功率損耗,最近多家半導(dǎo)體廠家推出了采用碳化硅和氮化鎵技術(shù)的高壓肖特基二極管。盡管半導(dǎo)體廠商付出努力,但是仍然不能消除在晶體管導(dǎo)通過(guò)程中發(fā)生的電流電壓交叉區(qū),如圖1.2所示的。與PN二極管不同,碳化硅二極管能夠提高dI/dt斜率,而二極管的反向恢復(fù)電流沒(méi)有提高。因此,開(kāi)關(guān)時(shí)間變小,導(dǎo)通功率損耗也隨著變小,但是不能徹底消失。今天,為遵守EMI電磁干擾防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),在功率因數(shù)校正器設(shè)計(jì)內(nèi),碳化硅二極管導(dǎo)通dI/dt最大值約1000 A/µs,而傳統(tǒng)的PN二極管的dI/dt值為 300 A/µs。

1.2.軟導(dǎo)通法
另一種降低導(dǎo)通損耗的方法是使用一個(gè)軟開(kāi)關(guān)法,增加一個(gè)小線圈L來(lái)控制dI/dt斜率。該解決方案消除了在晶體管導(dǎo)通過(guò)程中發(fā)生的電流/電流交叉區(qū)和PN二極管反向恢復(fù)電流效應(yīng),如圖1.3所示。電流軟開(kāi)關(guān)解決方案不是新技術(shù),但是必須達(dá)到相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):

1.在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期重置線圈L的電流(不管電流、輸入和輸出電壓如何變化)。
2.無(wú)損恢復(fù)線圈貯存的感應(yīng)能量。
3.抑制半導(dǎo)體器件上的任何過(guò)壓和過(guò)流應(yīng)力。
4.當(dāng)增加任何器件時(shí)保持成本不增加。
5.保持相似的功率密度。

很多電路都可以分為兩大類:有源恢復(fù)電路和無(wú)源恢復(fù)電路。

1.3.有源恢復(fù)電路
在有源恢復(fù)電路中,零壓轉(zhuǎn)換(ZVT)電路[3]是設(shè)計(jì)人員非常熟悉的電路,如圖2所示。 這種電路可以根除導(dǎo)通功率損耗和關(guān)斷功率損耗。


圖2:ZVT:有源恢復(fù)電路[page]

從理論上講,因?yàn)樗械拈_(kāi)關(guān)損耗都被消除,零壓轉(zhuǎn)換(ZVT)是功率因數(shù)校正(PFC)應(yīng)用最理想的拓?fù)洹4送?,不管輸入和輸出功率如何變化,這種電路都能正常工作。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,升壓二極管DB的反向恢復(fù)電流對(duì)零壓轉(zhuǎn)換電路的影響非常明顯,致使電感和最小占空比都受到一定程度的限制。因?yàn)樾【€圈L上的重置電流,D2 的反向恢復(fù)電流包含高應(yīng)力電壓和寄生阻尼振蕩。最后,PN二極管的動(dòng)態(tài)特性影響零壓轉(zhuǎn)換(ZVT)電路的總體能效,因?yàn)檫@個(gè)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)該增加,而且為降低半導(dǎo)體器件遭受的電應(yīng)力,必須增加一個(gè)有損緩沖器。

從成本上看,零壓轉(zhuǎn)換(ZVT)電路需要增加一個(gè)功率MOSFET開(kāi)關(guān)管和一個(gè)專用的PWM控制器。雖然市面有多種不同的零壓轉(zhuǎn)換(ZVT)電路,但是仍然無(wú)法克服上述技術(shù)難題,而且高昂的成本根本不適合大眾市場(chǎng)應(yīng)用。因此,無(wú)源恢復(fù)電路更有吸引力。

1.4.無(wú)源恢復(fù)電路
圖3所示電路是一個(gè)很好的無(wú)源恢復(fù)電路示例;只需另增兩個(gè)二極管和一個(gè)諧振電容。 


圖3:無(wú)源恢復(fù)電路

當(dāng)外部條件不變時(shí),這個(gè)電路工作良好。不過(guò),在功率因數(shù)校正應(yīng)用中設(shè)計(jì)這種電路難度很大,這是因?yàn)樾【€圈的重置電流受到升壓二極管的反向恢復(fù)電流和外部電氣條件的限制。

盡管無(wú)損無(wú)源電路只需很少的元器件,不幸地是因?yàn)榧夹g(shù)原因,這種電路在功率因數(shù)校正應(yīng)用中不可行。這個(gè)示例表明,雖然電流緩沖法已被人們熟知,但是在不影響前文提到的五大標(biāo)準(zhǔn)的前提下,通過(guò)使用電流緩沖法恢復(fù)小線圈L的能量是目前無(wú)法克服的技術(shù)挑戰(zhàn)。

2.BC²:能量恢復(fù)電路

這個(gè)創(chuàng)新的電路是按照軟開(kāi)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的,如圖4所示,為恢復(fù)小線圈L貯存的電能,在升壓線圈LB 附近新增兩個(gè)二極管 D1和D2 和兩個(gè)輔助線圈NS1和NS2 。


圖4:新型能量恢復(fù)電路:BC²

2.1.概念描述
當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí),線圈NS1 在主升壓線圈內(nèi)恢復(fù)升壓二極管DB的反向恢復(fù)電流IRM 。因?yàn)榻涣鬏斎腚妷赫{(diào)制LB 電壓,所以它也調(diào)制NS1上的反射電壓。此外,這個(gè)輸入電壓還調(diào)制升壓二極管電流IDB及其相關(guān)的反向恢復(fù)電流IRM。這些綜合調(diào)制過(guò)程讓流經(jīng)小線圈L的額外的反向恢復(fù)電流 IRM 在線圈NS1 內(nèi)重置,即便在最惡劣的情況下也是如此。當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí),輔助線圈NS2把小線圈L的額外電流注入到輸出電容。線圈NS2 上的反射電壓與輸入電壓是一種函數(shù)關(guān)系,當(dāng)交流線處于低壓時(shí),反射電壓達(dá)到最大值,與小線圈L的最大電流值對(duì)應(yīng)。這些綜合變化使流經(jīng)小線圈L的電流通過(guò)二極管D2 消失在體電容內(nèi),即便在最惡劣的情況下也是如此。當(dāng)dI/dt 斜率(大約10 A/µs)較低時(shí),例如,在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的斷續(xù)模式下,這兩個(gè)附加線圈NS1和NS2 用于關(guān)斷二極管D1 和D2; 二極管的反向恢復(fù)電流不會(huì)影響電路特性。我們可以說(shuō),這個(gè)概念“在電路內(nèi)回收電流”,因此稱之為BC²。

2.2. 相位時(shí)序描述
變壓比m1 和m2 是線圈NS1和NS2 分別與NP的比值。

相位[ t0前] 
在t0前,BC²電路的特性與傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器的特性相同。升壓二極管DB 導(dǎo)通,通過(guò)體電容器發(fā)射主線圈能量。

相位 [t0, t1]
在t0時(shí),功率MOSFET導(dǎo)通,DB 的電流等于I0。在t0+時(shí),電流軟開(kāi)關(guān)啟動(dòng),即在零電流時(shí),功率MOSFET的電壓降至0V,無(wú)開(kāi)關(guān)損耗。在t0后,流經(jīng)小線圈L的電流線性升高,達(dá)到輸入電流I0和二極管反向恢復(fù)電流IRM的總合為止,而流經(jīng)DB 的電流線性降至-IRM。

圖5 真實(shí)地描述了這些電流的變化,并考慮到了m2 變壓比。下面是晶體管TR和升壓二極管DB的dI/dt簡(jiǎn)化表達(dá)式:

此外,在t0 +時(shí),功率MOSFET的固有電容COSS 被放電,電阻是晶體管的導(dǎo)通電阻RDS(on)。與功率校正電路不同,晶體管漏極上的電壓較低,因?yàn)閂NS2反射電壓是從VOUT抽取的,這個(gè)特性讓BC² 電路具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),在低輸出負(fù)荷時(shí),可以節(jié)省電能,利用下面的公式可以算出節(jié)省的電能:

因此,BC² 還降低了關(guān)斷損耗。[page]
相位[t1, t2]
在t1+時(shí),升壓二極管DB 關(guān)斷,過(guò)流IRM被貯存小線圈內(nèi),過(guò)流使DB 結(jié)電容線性放電。同時(shí),主線圈上的電壓極性發(fā)生變化,直到D1 二極管導(dǎo)通為止。與此同時(shí),過(guò)流IRM 被變壓比m1降低,然后被發(fā)射到主線圈內(nèi)。


圖5:每相的等效時(shí)序

圖6:每相的等效電路

因此,流經(jīng)NS1的電流有助于給內(nèi)部線圈LB放電,同時(shí)交流電源電壓給線圈Np 施加偏壓。因?yàn)楦鶕?jù)下面公式計(jì)算的反射電壓VNS1的原因,流經(jīng)D1 的電流IRM 降至0 A。

為保證斷續(xù)模式下的軟開(kāi)關(guān)操作,流經(jīng)D1的電流在t3前達(dá)到0 A。因?yàn)楫?dāng)正弦周期內(nèi)的Vmains電壓達(dá)到最高值時(shí),IRM電流達(dá)到最高值,所以tD1_ON 時(shí)間趨勢(shì)支持功率因數(shù)校正應(yīng)用/此外,為消除二極管D1 的反向恢復(fù)電流效應(yīng),因?yàn)榉瓷潆妷篤NS1低的原因,必須使dI/dt_D1 總是保持低斜率,通過(guò)下面公式計(jì)算dI/dt_D1:

不幸地是,在這個(gè)相位期間,升壓二極管DB被施加一個(gè)高反向電壓:

這個(gè)特性要求這種應(yīng)用增加一個(gè)二極管,為此,意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出一個(gè)優(yōu)化的二極管,使IRM 電流值與擊穿電壓達(dá)到精確平衡。

相位[t2, t3]
在t2時(shí),D1二極管的電流達(dá)到0 A,BC²變成一個(gè)傳統(tǒng)的功率升壓轉(zhuǎn)換器。當(dāng)功率晶體管保持通態(tài)時(shí),在t3點(diǎn),主LB 線圈內(nèi)和小L線圈內(nèi)的電流上升到I1。

相位 [t3, t4]
在t3時(shí),功率晶體管關(guān)斷。這時(shí),COSS電容電壓被小線圈L內(nèi)貯存的電流線性充電,直到二極管D2導(dǎo)通為止;在關(guān)斷期間,功率開(kāi)關(guān)上沒(méi)有過(guò)壓應(yīng)力。[page]
同時(shí),主線圈上的電壓極性發(fā)生變化,直到DB 二極管導(dǎo)通為止。一旦所有的二極管一起導(dǎo)通,輸出電流按圖5所示的方式配流。因?yàn)镹S2的反射電壓的原因,D2 的電流從I1開(kāi)始降至0 A,dI/dt斜率較低。相反,在t4時(shí),DB 的電流升到標(biāo)稱值。 

這種配流有利于BC²電路。事實(shí)上,在交流電壓較低的功率因數(shù)校正應(yīng)用(例如90 VRMS)中,最高增強(qiáng)電流是在二極管DB 和D1之間機(jī)械分配。因此,整流階段的導(dǎo)通損耗得到改進(jìn)。下面是反射電壓VNS2 和D2 導(dǎo)通時(shí)間的計(jì)算公式:

tD2_ON時(shí)間趨勢(shì)支持功率因數(shù)校正應(yīng)用,因?yàn)閂mains 電壓最低時(shí),I1 電流最大。因此,即變?cè)趷毫拥臈l件下,例如,最低Vmains電壓下的高輸出負(fù)載電流,BC²電路仍然能夠保證斷續(xù)模式。此外,為消除二極管D2 的反向恢復(fù)電流效應(yīng),因?yàn)榉瓷潆妷篤NS2低的原因,必須使dI/dt_D2 總是保持低斜率,通過(guò)下面公式計(jì)算dI/dt_D2: 

相位 [t4, t5]
在t4時(shí),D2二極管的電流達(dá)到0 A,BC²變成一個(gè)傳統(tǒng)的功率升壓轉(zhuǎn)換器,只有升壓二極管DB 導(dǎo)通。因?yàn)镹S2上的反射電壓的原因,功率開(kāi)關(guān)管的電壓低于 Vout。因此,COSS電容在體電容內(nèi)放電。在t0時(shí),晶體管導(dǎo)通,節(jié)能電能。

2.3. BC²電路上的電壓應(yīng)力
表1列出了每個(gè)相位對(duì)應(yīng)的最大電壓。


表1:BC²上的最大反向電壓

BC²電路需要使用一個(gè)擊穿電壓高于600V的特殊二極管。此外,還需要優(yōu)化二極管的反向恢復(fù)電流,以防功率晶體管在[t1-t2]相位遭受較高的電流。

2.4.  計(jì)算m2 和m1 變壓比
為在[t1-t2]和[t3-t4]時(shí)序期間符合斷續(xù)模式,圖5所示的時(shí)間參數(shù)td1和td2應(yīng)總是正值。根據(jù)典型連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)功率因數(shù)校正規(guī)則和tD1_ON 和tD2_ON 表達(dá)式,確定變壓比條件m1 和 m2 不是難事。

其中PIN 是功率因數(shù)校正器的輸入功率,F(xiàn)s是開(kāi)關(guān)頻率;VmainsRMS 是RMS電壓最大值;IRMmax是在導(dǎo)通dI/dt和最高工作結(jié)溫條件下的反向恢復(fù)電流最大值。

2.5.小線圈L的電感計(jì)算 
小線圈L的額定電感有幾種計(jì)算方式。例如,導(dǎo)通dI/dt的額定值可能是50 A/µs;然后,根據(jù)二極管DB的IRM值計(jì)算變壓比m2和m1。不過(guò),要想滿足設(shè)計(jì)規(guī)則,DB的反向電壓VRDB_reverse不得超過(guò)VRRM的75%,75% x 650 = 487 V;如果VRDB_reverse高于 487 V,就應(yīng)該降低小線圈L的電感值;因此,也應(yīng)該提高小線圈L的dI/dt值和DB二極管的 IRM 值。因此,使VRDB_reverse低于 487 V,必須重新計(jì)算m1和m2 變壓比。但是這種計(jì)算方法未能優(yōu)化小線圈L的電感及其尺寸。一個(gè)良好的方法最終應(yīng)使小線圈的尺寸最小化。意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出一個(gè)考慮以下所有參數(shù)的軟件工具:DB二極管的IRM 與電流斜率dI/dt和結(jié)溫TJ對(duì)比、線圈L電感公差、導(dǎo)通功率損耗。這個(gè)軟件工具的研發(fā)目的是幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)應(yīng)用條件選擇最佳的電感。表2列出了兩個(gè)采用BC²概念的功率因數(shù)校正應(yīng)用示例。


表2:用于不同類型功率因數(shù)校正器的L線圈的電感和尺寸[page]

3  450W功率因數(shù)校正器的BC²電路設(shè)計(jì)

為展示BC²電路的優(yōu)點(diǎn),意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出一個(gè)90- 264 VmainsRMS 的通用系列450 W功率因數(shù)校正器,該系列產(chǎn)品采用硬開(kāi)關(guān)模式和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均流式 PWM控制器。我們從導(dǎo)通特性、能效和熱測(cè)量三個(gè)方面對(duì)BC2電路與8A碳化硅肖特基二極管進(jìn)行了對(duì)比。

3.1.BC²設(shè)計(jì)
在評(píng)估BC²電路時(shí)我們使用了專用二極管,DB采用STTH8BC065DI,D2采用STTH8BC060D,D1采用STTH5BCF060,如圖4所示。軟件給出了小線圈L的電感、變壓比m1和m2 與開(kāi)關(guān)頻率的對(duì)比值,如表3所示。


表3:NS1、NS2 和L與Fs對(duì)比值

3.2.BC²電路的典型波形
圖7 所示是200 kHz功率因數(shù)校正器的典型BC²波形。每次功率MOSFET導(dǎo)通時(shí),就會(huì)發(fā)生一次電流軟開(kāi)關(guān)操作。這條曲線突出表明D1 和D2 二極管總是處于斷續(xù)模式;D1 恢復(fù)DB的IRM電流;而D2 通過(guò)功率因數(shù)校正體電容發(fā)送小線圈L貯存的電流。如前文所述,在[t0-t1]和[t4-t5]相位,一旦D2 關(guān)斷,功率晶體管的漏極電壓立即降低,關(guān)斷損耗被消除。


圖7:Fs = 200 kHz時(shí)的典型 BC² 波形

3.3. 能效比較
我們?cè)趦蓚€(gè)Vmains電壓和140 kHz開(kāi)關(guān)頻率條件對(duì)BC²和SiC二極管進(jìn)行了能效比較,如圖8 (230 VRMS) 和圖9 (90 VRMS)所示。當(dāng)電源電壓230 VRMS時(shí),在全負(fù)載條件下,BC²電路比8A碳化硅整流管省電2.25 W,在100W時(shí)省電1 W。

在低負(fù)載條件下,如[t0-t1]相位所述,因?yàn)锽C²關(guān)斷損耗比碳化硅二極管低,NS2 產(chǎn)生的反射電壓仍能提高BC²的能效。

一旦功率因數(shù)校正器進(jìn)入斷續(xù)模式(<100 W),碳化硅二極管與BC²電路的能效相同,如圖8所示。


圖8:在230 VRMS時(shí)的能效對(duì)比 [page]

在90 VRMS電壓時(shí),軟開(kāi)關(guān)法的優(yōu)點(diǎn)加上COSS 放電節(jié)省的電能好處進(jìn)一步加強(qiáng)了BC²電路的優(yōu)點(diǎn)。在450W輸出功率時(shí),BC²比碳化硅二極管省電5.4 W,在低負(fù)載下,因?yàn)闊o(wú)關(guān)斷損耗,BC²比碳化硅二極管省電1.7%。


圖9:在90 VRMS時(shí)的能效對(duì)比

圖10 突出了BC²電路軟開(kāi)關(guān)法和COSS 放電省電的優(yōu)勢(shì),特別是在低負(fù)載下這種優(yōu)勢(shì)更加明顯。


圖10:在VmainsRMS = 90 V時(shí),450 W功率因數(shù)校正器的三個(gè)不同的輸出功率和三個(gè)開(kāi)關(guān)頻率的能效對(duì)比

3.4.熱測(cè)量
電流軟開(kāi)關(guān)法能夠降低開(kāi)關(guān)晶體管的功率損耗,圖11所示是在一個(gè)功率因數(shù)校正應(yīng)用中,BC²解決方案與碳化硅二極管在功率MOSFET晶體管上產(chǎn)生的溫度差(18 °C)。

如果功率MOSFET晶體管的工作結(jié)溫相同,(Tj(avg))BC²解決方案可以讓散熱器變得更小。這樣,節(jié)省的空間抵消了BC²電路的小線圈L所占的空間。因此,BC²電路擁有與碳化硅二極管解決方案相同的功率密度。

雖然采用熱優(yōu)化技術(shù),但是,當(dāng)功率MOSFET的RDS(on)導(dǎo)致結(jié)溫Tj(avg) 上升到 90 °C時(shí),采用BC²的解決方案的能效略有降低,不過(guò)BC²概念的能效還是高于碳化硅二極管。因此,在圖11和圖9所示的90 VRMS能效比較中,應(yīng)該從Pout x [1/(SiC_efficiency) – 1/(BC²_ efficiency)]= 5.4 W的省電數(shù)值中扣除 0.75 W。

總之,BC²電路的功率密度和能效均優(yōu)于碳化硅二極管。


圖11:溫度測(cè)比較

另一種優(yōu)化BC²概念的方法是縮減功率MOSFET晶體管的有效面積,獲得與碳化硅二極管相同的能效。

在圖11所給的示例中,至少可以去除一個(gè)功率 MOSFET開(kāi)關(guān)管。這樣,隨著導(dǎo)通電阻RDS(on) 增加,開(kāi)關(guān)管的功率損耗不必再乘以2。實(shí)際上,整體功率損耗降低的另一個(gè)原因是MOSFET等效電容COSS 也被削減一半。

在圖11的示例中,一個(gè)導(dǎo)通電阻RDS(on)小于0.46Ω的、輸出功率450 W的功率MOSFET與一個(gè)碳化硅二極管和兩個(gè)并聯(lián)功率MOSFET的結(jié)構(gòu)的能效相同。
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3.5.BC²設(shè)計(jì)工具
意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出一個(gè)軟件工具,能夠幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)電源規(guī)格快速確定BC²拓?fù)涞囊?guī)格。


圖12:BC²設(shè)計(jì)工具

該軟件設(shè)計(jì)工具可以提供微型線圈和主功率因數(shù)校正器的輔助線圈的參數(shù)、二極管選型和功率MOSFET的RDS(on)。還可算出每個(gè)組件的功率損耗,并與使用一個(gè)碳化硅二極管的功率因數(shù)校正器對(duì)比。

4.結(jié)論

BC²電路使用一個(gè)軟開(kāi)關(guān)法,通過(guò)一個(gè)獨(dú)特的無(wú)損恢復(fù)電路幫助電源設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)最高能效目標(biāo)。

此外,把BC²概念用于大眾市場(chǎng)和高端功率因數(shù)校正器是設(shè)計(jì)人員支持現(xiàn)有市場(chǎng)能效推薦標(biāo)準(zhǔn)的理想選擇,例如,在電源額定功率20%、50%和100%負(fù)載下能效高于80%的銅牌、銀牌和金牌80 Plus能效標(biāo)準(zhǔn)。

此外,BC2及其功率組件特別適用于升壓或降壓轉(zhuǎn)換器,這兩種器件是太陽(yáng)能逆變器或計(jì)算機(jī)和電信設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源(SMPS)的常用功率器件。 

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