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損耗分析是為計算應用中的功率因數校正電路選擇MOSFET的最佳品質

功率因數校正(PFC)對輸入功率不低于75W的AC-DC轉換器是一項強制要求。在某些消費應用(如LED照明)中,要求在低至5W的功率下進行某些形式的PFC。在低功率下,可使用為線路頻率而設計的無源元件實現校正目的。但在高功率下凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册,無源解決方案會變得相當“笨重”而昂貴;使用高開關頻率有源器件可減小所需無源元件的尺寸。

有源PFC的標準實現方式是輸入整流器后跟升壓轉換器。盡管新式拓撲正逐漸獲得接受,但升壓PFC仍然是主要解決方案凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册,本文將對其進行進一步研究。

在服務器和計算機電源中,PFC只是眾多要求的一個方面。另外還存在通稱為80 Plus的其他要求凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册,其中包括從Standard 80 Plus直至Titanium 80 Plus的不同系統效率等級,如表1所示。從系統效率方面的這些嚴格規范可以看出,為應用選擇最佳器件甚至對經驗豐富的設計工程師也顯然是個挑戰。 
80 Plus效率和PFC認證標準

表1. 80 Plus效率和PFC認證標準凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册。

最終標準當然是系統的實際性能凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册。但由于目前市場上具有電壓和封裝各不相同的廣泛MOSFET可供選擇,所以通過實驗來評估所有器件是不切實際的,因為具有代表性的樣本可能過于龐大。有些設計工程師簡單地從既定可選產品中選擇RDSON最低的器件,但這總是導致昂貴和非最理想的解決方案。其他許多設計工程師則依賴所謂的品質因數(FOM)。

傳統的FOM一直是RDSON x QG之積,這保證了導通損耗與開關損耗之間的平衡凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册。有人通過使用其他參數(如MOSFET的QGD或QOSS而非QG)或在等式中添加其他項提出了FOM的若干變體。

遺憾的是,常規FOM的提出都不是為了預測設計工程師所看重的實際性能凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册。等式中沒有代表工作條件的項,如開關頻率、柵極驅動,乃至輸出電流或功率。而且,任何開關器件中的總損耗都是導通損耗和開關損耗之和凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册,其中每種損耗又與RDSON、二極管的VFWD以及開關電荷(如QG凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册、QSW和QOSS)成比例凤凰彩票平台登录_凤凰彩票平台注册。

但是,FOM定義始終是以這些參數之積的形式給出的。簡言之,幾乎所有FOM定義都源于器件設計而無視應用。設計工程師需要在系統層面進行損耗分析,并以之作為選擇器件的基礎,而非依靠這些一般公式。這樣做的優點在于在選擇器件時同時考慮到了工作條件和器件參數。
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