交流跳周模式提高PFC轻负载的效率解决方案

对于输入功率大于或等于75瓦的电源来说，通常需要使用功率因数校正 (PFC)。功率因数校正可强制输入电流随输入电压的变化而发生变化，这样的话，任何电气负载对于为其供电的电压源来说都表现为一个电阻。这一点对于很多服务器、电信和工业应用是必须满足的要求。在这些应用中，对于能效和电能质量的要求已经变得越来越严格。评判PFC性能的最重要标准是效率，总谐波失真 (THD)，和功率因数 (PF)。借助于全新半导体器件和控制方法，最新式的PFC电路已经在中度和重度负载情况下实现了极佳性能。然而，在轻负载条件下，效率，THD和PF性能严重降低。

图表1中显示的是一个典型PFC效率曲线。需要注意的是，轻负载时效率变得越来越低。这是因为在轻负载时，半导体元件的开关损耗、驱动损耗和反向恢复损耗成为影响效率的主要因素。同时，PFC有可能从连续传导模式 (CCM) 转换为断续传导模式 (DCM)，这一转换使得转换器动态性能突然发生变化 ，并且电流环带宽大大减少。减小的电流反馈信号也使得对电路的控制变得十分困难。因此，电流波形的THD增加（图表2）。本文提出一个在PFC进入轻负载条件下时增加效率并减少THD的全新方法。在这一方法中，当负载被减少到小于预定的阀值时，PFC进入一个特殊的突发模式。在这个模式下，根据负载的大小，PFC会跳过一个或多个交流周期。换句话说，PFC会在一个或多个交流周期内关闭，而在下一个交流周期到来时重新打开。打开/关闭情况出现在交流零交叉点上，这样的话就跳过了整个交流周期。此外，由于PFC打开/关闭出现在电流为零的时候，所以产生的应力和电磁干扰 (EMI) 噪声会更小。这一点与传统脉宽调制 (PWM) 脉冲跳跃突发模式不同；在这种模式下，PWM脉冲被随机跳过。

将被跳过的交流周期数量与负载成反比。如果负载持续减少到阀值以下，将会有更多的交流周期被跳过。