临界模式PFC : 利用二极管提高效率的例子

在实际的应用电路中,二极管和晶体管因其特性和性能不同而需要区分使用。在电源类应用中区分使用的主要目的是提高效率。本文将介绍PFC(功率因数改善)的一个例子,即利用二极管的特性差异来改善临界模式(BCM)PFC的效率的例子。关于PFC,请参考上一篇文章的介绍。

临界模式PFC:液晶电视电路示例

该电路是液晶电视的PFC单元,是单级PFC的临界模式(BCM)控制方式示例。PFC电路的二极管D1使用的是快速恢复二极管(以下简称“FRD”)。

LCD-TV PFC部 临界模式电路图示例

对该二极管使用正向电压VF低的类型、和反向恢复时间trr快的类型时实施了损耗仿真。下面是所使用的两种二极管的主要规格。除VF和trr外,其他规格基本同等。

  RFNL10TJ6S 低 VF RFV8TJ6S 高速 trr 単位
VRM 600 600 V
IF 10 8 A
VF 1.25 @IF=8A 3 @IF=8A Vmax
IR 10 10 µA
trr 65 20 ns max

两者的仿真结果如下。

PFC BCM 二极管损耗仿真结果

高速trr二极管RFV8TJ6S的损耗

中段波形表示二极管的功率损耗。上段波形表示线圈电流=二极管的IF,下段波形表示输出电压=对二极管施加的电压。二极管的功率损耗如波形所示,低VF的RFNL10TJ6S的功率损耗很低。以平均值看,低VF、标准trr的RFNL10TJ6S为0.23W,高速trr、标准VF的RFV08TJ6S为0.41W。VF的不同会带来1.25V对3V(IF=8A时)的不同结果。

从这个结果可以看出,在PFC临界模式下,二极管VF的不同对损耗会产生很大影响,而trr的影响则较小。这是因为在临界模式下,电流的流动是从零升至峰值,如果二极管的VF较大则相应的传导损耗也将增大。

对于临界模式控制的PFC,尽量选择VF小的二极管可改善电路效率。

下一篇文章将介绍在连续模式(CCM)下二极管的影响。

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