利用系統(tǒng)級創(chuàng)新實現(xiàn)超高效率目標

當今的元件和拓撲創(chuàng)新技術可使電源轉換系統(tǒng)實現(xiàn)超高效率。與傳統(tǒng)的集中式交流電網系統(tǒng)相比，新興的直流電網系統(tǒng)提供了一種更簡單、更高效且更可靠的高壓解決方案。例如，光伏 (PV) 電力系統(tǒng)只需一個從 PV 面板到 120V 或 240V 交流電網的電源轉換級。分布式直流電網系統(tǒng)可以極大地簡化高壓電源轉換并提高系統(tǒng)可用性和可靠性。

除了系統(tǒng)架構創(chuàng)新，控制系統(tǒng)創(chuàng)新是簡化和改進高壓電源轉換系統(tǒng)的另一種方法。我們繼續(xù)以 PFC 為例。在涉及交流的大功率應用中，CCM PFC 應該是理想選擇，因為它允許較低的電感器紋波電流；因此，您需要較小的差分電磁干擾 (EMI) 濾波器。與 CCM PFC 相比，臨界導通模式 (CRM) PFC 的 PFC 電感器電流始終從零甚至負值開始，電感值更小，這可以實現(xiàn)更低的開關損耗和更高的效率，因為導通瞬間的電源開關電流幾乎為零。但是，在提供相同功率時，電感器電流紋波將遠大于 CCM PFC，這會使得 EMI 濾波器設計變得困難。

在效率和差分 EMI 噪聲水平之間實現(xiàn)良好平衡的第三種方案是多模式運行 - 在每個交流周期中組合使用 CCM 和 CRM 運行模式。在多模式運行中，PFC 電感器電感應小于 CCM 運行中使用的 PFC 電感器，但大于 CRM 運行中使用的 PFC 電感器，以允許 PFC 在一個交流周期內同時具有 CCM 和 CRM 運行模式。圖 11 展示了這三種模式下的紋波電流包絡。

圖 12 顯示了采用相同規(guī)格的多模式 PFC 和 CRM PFC（假設可保證零電壓開關）之間的損耗比較。多模式 PFC 設計具有一個工作頻率范圍為 60kHz 至 250kHz 的 150μH PFC 電感器，而 CRM PFC 設計具有一個工作頻率范圍為 75kHz 至 750kHz 的 25μH PFC 電感器。因此，CRM PFC 可在半負載條件下以更高的工作頻率和更小的電感器將 FET 損耗降低 40% 以上。這表明了高效高壓電源轉換系統(tǒng)應趨向于采用軟開關拓撲。