利用系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)超高效率目標(biāo)

當(dāng)今的元件和拓?fù)鋭?chuàng)新技術(shù)可使電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超高效率。與傳統(tǒng)的集中式交流電網(wǎng)系統(tǒng)相比，新興的直流電網(wǎng)系統(tǒng)提供了一種更簡(jiǎn)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(gè)從 PV 面板到 120V 或 240V 交流電網(wǎng)的電源轉(zhuǎn)換級(jí)。分布式直流電網(wǎng)系統(tǒng)可以極大地簡(jiǎn)化高壓電源轉(zhuǎn)換并提高系統(tǒng)可用性和可靠性。

除了系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新，控制系統(tǒng)創(chuàng)新是簡(jiǎn)化和改進(jìn)高壓電源轉(zhuǎn)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(yīng)用中，CCM PFC 應(yīng)該是理想選擇，因?yàn)樗试S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(dǎo)通模式 (CRM) PFC 的 PFC 電感器電流始終從零甚至負(fù)值開始，電感值更小，這可以實(shí)現(xiàn)更低的開關(guān)損耗和更高的效率，因?yàn)閷?dǎo)通瞬間的電源開關(guān)電流幾乎為零。但是，在提供相同功率時(shí)，電感器電流紋波將遠(yuǎn)大于 CCM PFC，這會(huì)使得 EMI 濾波器設(shè)計(jì)變得困難。

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

圖 12 顯示了采用相同規(guī)格的多模式 PFC 和 CRM PFC（假設(shè)可保證零電壓開關(guān)）之間的損耗比較。多模式 PFC 設(shè)計(jì)具有一個(gè)工作頻率范圍為 60kHz 至 250kHz 的 150μH PFC 電感器，而 CRM PFC 設(shè)計(jì)具有一個(gè)工作頻率范圍為 75kHz 至 750kHz 的 25μH PFC 電感器。因此，CRM PFC 可在半負(fù)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(zhuǎn)換系統(tǒng)應(yīng)趨向于采用軟開關(guān)拓?fù)洹?/p>