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2018.10.11 Si功率元器件

电流连续模式PFC : 利用二极管提高效率的例子

发挥其特征的应用事例

上一篇临界模式PFC的例子之后,本文将探讨电流连续模式PFC的二极管特性差异带来的效率差异。

利用二极管改善电流连续模式PFC电路效率示例

这是以前介绍PFC时用过的简化的PFC电路示例。下面来探讨一下在PFC输出端的基本构成–二极管和MOSFET的组合部分中,二极管的特性是怎样影响效率的。二极管使用FRD(快速恢复二极管),给出了3种特性不同的二极管的效率测量结果。

右图表示各FRD的电路效率与FRD的trr(反向恢复时间)的关系。如图所示,在使用trr最低的FRD时效率最高。下表是各FRD的主要特性和效率测量值。

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

电路条件:连续模式,Po=300W,fsw=200kHz,Vin=115Vrms,Vo=390V

RFNL10TJ6S和RFV08TJ6S是上一篇文章中的临界模式PFC损耗仿真所用的FRD,RFNL10TJ6S是由于VF低而在临界模式PFC中实现最高效率的FRD。相反,RFV08TJ6S由于VF比RFNL10TJ6S高而在临界模式PFC中出现效率最低的结果。

然而,关于电流连续模式PFC的效率,VF的影响微乎其微,主要是受trr的影响。从波形图即可看出trr慢导致效率下降的原因。

在FRD的波形中,FRD导通时流过5A左右的正向电流IF,然后关断时流过18A左右的反向电流IR。这个IR是trr期间流动的电流,在连续模式PFC中,会对MOSFET的开关产生影响。如波形所示,在MOSFET导通时流过尖峰状大电流,这会成为损耗,导致电路整体的效率下降。关于FRD的trr详细介绍,请参考这里

结论是,在电流连续模式PFC中,二极管的trr越快效率越高。基本上不受VF影响。

关键要点:

・在电流连续模式(CCM)PFC中,二极管的trr对损耗影响很大,而VF的影响很小。

・在电流连续模式控制的PFC中,选择trr值小的二极管可改善电路效率。

活用Si(硅)功率器件特征的应用事例