功率因數(shù)改善和高效率兼顧的AC/DC轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)：功率因數(shù)改善與高效率兼顧的兩種新控制方式

－據(jù)了解，BM1C101F當(dāng)初的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是利用PFC控制器的ON/OFF功能以及切換PFC輸出電壓這一新控制方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的改善與高效率，那么，首先請(qǐng)您介紹一下“可使內(nèi)置PFC控制器在設(shè)置的功率ON/OFF”這一功能。

首先，為了讓大家對(duì)作為電源的電路有一個(gè)認(rèn)識(shí)，我們先來(lái)看一下這個(gè)應(yīng)用電路示例。轉(zhuǎn)換電路采用準(zhǔn)諧振方式，是利用變壓器一次繞組的電感和諧振電容的電壓諧振的自激式反激轉(zhuǎn)換器。使PFC執(zhí)行ON/OFF的功率設(shè)置是該電路的關(guān)鍵點(diǎn)之一。功率設(shè)置利用了對(duì)QR_CS引腳的電流限制器電平的檢測(cè)，通過(guò)與P_OFFSET引腳電阻之間的權(quán)衡即可輕松設(shè)置。

這種利用PFC的ON/OFF功能提高效率的原理比較簡(jiǎn)單，是通過(guò)在輕負(fù)載時(shí)和待機(jī)時(shí)停止PFC的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，來(lái)減少PFC電路的功耗，從而將對(duì)效率下降的影響控制在最低的一種方法。尤其是在不需要PFC的負(fù)載范圍，比如在歐洲只要設(shè)置為75W以下OFF，即可提高電源效率。

－效率提升有望達(dá)到什么程度呢？

電路不同，每個(gè)案例的效率提升量也各不相同，在這里舉個(gè)例子，請(qǐng)看100W級(jí)電源評(píng)估的效率曲線圖。很明顯，輕負(fù)載時(shí)的效率也很高。在待機(jī)功耗的評(píng)估示例中，AC100V時(shí)達(dá)到85mW以下、AC230V時(shí)達(dá)到190mW以下，滿足Energy Star6.0標(biāo)準(zhǔn)210mW以下的要求。

－接下來(lái)，請(qǐng)介紹一下另一個(gè)特點(diǎn)—“可切換PFC輸出的新控制方式”是怎樣的控制方式。

眾所周知，不同國(guó)家的AC電源電壓也是不同的。相應(yīng)的通用電源可以支持很寬的輸入電壓范圍，但以往的PFC控制器的輸出電壓是固定的。因此，比如PFC輸出電壓為400V、輸入AC電源為230V和100V時(shí)，由于100V輸入時(shí)的“升壓比”較高，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增加，效率下降。BM1C101F的新控制方式通過(guò)將PFC的輸出電壓自動(dòng)切換為適合AC輸入電壓的電壓，來(lái)有效防止效率下降。右圖為根據(jù)輸入電壓來(lái)切換PFC輸出電壓的示意圖。

－利用該功能，效率可提高多少呢？

在100W級(jí)的電源中，AC100V輸入時(shí)的效率與PFC輸出固定時(shí)相比，效率可改善2%左右。

右圖為效率比較數(shù)據(jù)示例。這是利用該功能，成功突破了以往無(wú)法滿足的Energy Star6.0標(biāo)準(zhǔn)要求的示例。

－還有其他特點(diǎn)嗎？

作為電源用IC，BM1C101F采用了高效率、低噪聲的準(zhǔn)諧振電路。這種控制方式的特點(diǎn)是利用軟開(kāi)關(guān)來(lái)降低EMI。另外，PFM工作配有猝發(fā)模式，在輕負(fù)載時(shí)也可保持高效率。不僅如此，還內(nèi)置有近年來(lái)的電源控制器IC應(yīng)該具備的幾乎所有保護(hù)功能。此外，屬于控制器型IC，所以MOSFET采用外置方式，還具有設(shè)計(jì)靈活性更高的特點(diǎn)。

還有一個(gè)重要的特點(diǎn)，即集成了PFC控制器和準(zhǔn)諧振控制器，可減少通用設(shè)計(jì)部分的部件數(shù)量，與單獨(dú)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)相比，部件數(shù)量可減少約20%，有助于產(chǎn)品的進(jìn)一步小型化。
在以大型液晶電視為代表的100W級(jí)設(shè)備中，電源適配器因其有利于縮短設(shè)計(jì)和評(píng)估周期、減少工時(shí)、提高修理的便利性等而越來(lái)越得以普及。與以往單獨(dú)使用電源IC和PFC控制器的電路結(jié)構(gòu)相比，部件數(shù)量更少，這種解決方案使AC適配器進(jìn)一步小型化成為可能。

－剛才我們看到的電路中，好像需要變壓器和絕緣部件。在這些部件的選型和電路設(shè)計(jì)等方面，ROHM是否能夠提供支持呢？

毋庸置疑，要設(shè)計(jì)出最佳的電源電路，不僅需要理想的IC選型，還需要最佳的外圍部件和PCB布局。ROHM專門(mén)配置了支持從IC的開(kāi)發(fā)到銷(xiāo)售、乃至支持客戶設(shè)計(jì)的專屬隊(duì)伍。可以為客戶提供各種解決方案和服務(wù)支持，歡迎隨時(shí)聯(lián)絡(luò)和咨詢。

－最后請(qǐng)您總結(jié)一下，謝謝。

此次以集成PFC控制器和準(zhǔn)諧振控制器的AC/DC轉(zhuǎn)換器用控制器IC之一“BM1C101F”為例，介紹了采用功率因數(shù)改善電路是可以保持待機(jī)時(shí)的高效率的。BM1C101F內(nèi)置可使PFC控制器在設(shè)置功率ON/OFF的功能、和新控制方式（將PFC的輸出電壓自動(dòng)切換為適合AC輸入電壓的電壓），同時(shí)實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)改善和輕負(fù)載時(shí)的高效率。這不僅可滿足全球性高頻電流法規(guī)的要求，還滿足Energy Star6.0等標(biāo)準(zhǔn)的要求。不僅如此，還可減少約20%的部件數(shù)量，非常有助于比如100W級(jí)AC適配器的小型化。

功率因數(shù)改善和高效率兼顧的AC/DC轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)

來(lái)自工程師的聲音

如果采用功率因數(shù)校正電路電源效率會(huì)下降？

審核編輯：湯梓紅