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Si功率元件

發揮其特長的應用事例

電流連續模式PFC : 利用二極體提高效率的例子

上一篇臨界模式PFC的例子之後,本文將探討電流連續模式PFC的二極體特性差異帶來的效率差異。

利用二極體改善電流連續模式PFC電路效率示例

這是以前介紹PFC時用過的簡化的PFC電路示例。下面來探討一下在PFC輸出端的基本構成–二極體和MOSFET的組合部分中,二極體的特性是怎樣影響效率的。二極體使用FRD(快速恢復二極體),給出了3種特性不同的二極體的效率測量結果。

右圖表示各FRD的電路效率與FRD的trr(反向恢復時間)的關係。如圖所示,在使用trr最低的FRD時效率最高。下表是各FRD的主要特性和效率測量值。

FRD IF (A) VF (V)
Typ. @IF max
trr (ns)
Typ. @IF max, VR=400V
效率 (%)
RFNL10TJ6S 10 1.1 100 (dIF/dt=-100A) 89.10
RFV8TG6S 8 2.3 25 (dIF/dt=-200A) 93.59
RFVS8TG6S 8 2.5 20 (dIF/dt=-200A) 93.87

電路條件:連續模式,Po=300W,fsw=200kHz,Vin=115Vrms,Vo=390V

RFNL10TJ6S和RFV08TJ6S是上一篇文章中的臨界模式PFC損耗類比所用的FRD,RFNL10TJ6S是由於VF低而在臨界模式PFC中實現最高效率的FRD。相反,RFV08TJ6S由於VF比RFNL10TJ6S高而在臨界模式PFC中出現效率最低的結果。

然而,關於電流連續模式PFC的效率,VF的影響微乎其微,主要是受trr的影響。從波形圖即可看出trr慢導致效率下降的原因。

在FRD的波形中,FRD導通時流過5A左右的正向電流IF,然後關斷時流過18A左右的反向電流IR。這個IR是trr期間流動的電流,在連續模式PFC中,會對MOSFET的開關產生影響。如波形所示,在MOSFET導通時流過尖峰狀大電流,這會成為損耗,導致電路整體的效率下降。關於FRD的trr詳細介紹,請參考這裡

結論是,在電流連續模式PFC中,二極體的trr越快效率越高。基本上不受VF影響。

重點:

・在電流連續模式(CCM)PFC中,二極體的trr對損耗影響很大,而VF的影響很小。

・在電流連續模式控制的PFC中,選擇trr值小的二極體可改善電路效率。


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