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電網(wǎng)提供的電能是交流電，但我們使用的大多數(shù)設(shè)備都需要直流電，這意味著交流/ 直流電源是能源網(wǎng)絡(luò)上最常見的負(fù)載之一。隨著世界對能源效率的關(guān)注，保護(hù)環(huán)境，管理運(yùn)營成本，這些電源的高效運(yùn)行變得越來越重要。

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效率很容易理解，作為輸入功率與供給負(fù)載功率之間的比率。然而，輸入功率因數(shù)也有很大的影響。功率因數(shù)(PF) 描述了任何交流設(shè)備(包括電源)消耗的有用(真實(shí))功率和總(視在)功率(kVA) 之間的比值。PF 測量功耗的電能轉(zhuǎn)化為有用功輸出的有效性。

若載荷為純阻性載荷，PF 它將等于1，但任何負(fù)載中的無功元件都將減少PF，使視在功率大于有用功率，從而降低效率。PF 小于1 它是由不同的電壓和電流相位引起的——這在感性負(fù)載中很常見。它也可能是由于開關(guān)電源中諧波含量高或電流波形失真 (SMPS)或者在其他類型的不連續(xù)電子負(fù)載中很常見。

校正PF

許多不帶PF 校正的SMPS(開關(guān)電源，Switching Mode Power Supply）校正后的比例SMPS 因此，功率水平高于70 W 在這種情況下，立法要求設(shè)計(jì)師添加電路PF 值校正接近1。最常見的有源PF 校正(PFC) 該技術(shù)使用升壓轉(zhuǎn)換器將整流電源轉(zhuǎn)換為直流高電平，然后使用脈寬調(diào)制(PWM) 調(diào)整直流電平。

圖2 NCP1680 提供簡單精致的無代碼 TPPFC 解決方案

其他挑戰(zhàn)

在解決了效率挑戰(zhàn)后，我們還需要克服最后一個(gè)障礙。四個(gè)有源設(shè)備需要同步驅(qū)動(dòng)，必須強(qiáng)制檢測電感的零電流交叉CrM。必要時(shí)，電路必須能夠自動(dòng)切換進(jìn)出DCM，在完成所有這些操作的同時(shí)，保持高功率因數(shù)并產(chǎn)生一個(gè)PWM 信號調(diào)整輸出。此外，還需要電路保護(hù)(如過電流和過壓)。

一般來說，考慮到所涉及的復(fù)雜性，最好的方法是在微控制器中實(shí)現(xiàn)控制算法。然而，這種方法可能非常昂貴，需要生成和調(diào)試代碼，這是許多設(shè)計(jì)師想要避免的領(lǐng)域。

采用CrM的TCardinalComponents代理PPFC無代碼解決方案

完全集成的TPPFC 控制解決方案具有提高性能水平、縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

安森美提供的混合信號TPPFC 控制器NCP1680 恒定導(dǎo)通時(shí)間CrM 下班，確保整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的高效率。NCP1680 谷底開關(guān)可在輕負(fù)載條件下提供頻率折返期間，開關(guān)操作可在最低電壓下提高效率。通過內(nèi)部補(bǔ)償，數(shù)字電壓控制環(huán)可以優(yōu)化整個(gè)負(fù)載范圍的性能，保證設(shè)計(jì)過程簡單。

這創(chuàng)新控制器采用小型控制器SOIC-16 包裝、電流檢測和循環(huán)流量限制采用專用的低損耗方法，無需外部霍爾效應(yīng)傳感器即可提供優(yōu)良的保護(hù)水平，從而降低復(fù)雜性、尺寸和成本。嵌入所有必要的控制算法IC 在經(jīng)濟(jì)價(jià)格下，為設(shè)計(jì)師提供低風(fēng)險(xiǎn)、試驗(yàn)和測試驗(yàn)證的解決方案。

(本文來源《IC2022年4月，代理雜志