Si功率元件|基礎篇
電流連續模式(CCM)PFC:利用二極體提高效率的案例
2018.11.22
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。
繼上一篇臨界模式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。
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