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最新AC/DC电源技术兼具功率因数与高效率

点击:750 日期:2016-06-18 选择字号:

    在电子机器开发上,电源的高效率化益形重要。不仅面临电力能源问题的日本,在全世界的电力公司,功率因数校正机器的推广及改善日益重要。在此介绍能兼具功率因数校正与待机高效率的AC/DC电源技术。

    首先先针对功率因数与功率因数校正电路(Power factor correctionPFC)做简单的说明。所谓功率因数,是指有效 电流占总电流的比例。功率因数将交流电的电压与电流的相位差定为φ,以功率因数=COSφ算出,电压与电流没 有相位差的正弦波时为1。简单地说,单纯的电阻负载由于电压与电流波形不产生相位延迟,功率因数为1 

    不过,现代的电子机器大多用的是交换式电源,使用电容来让交流电压平滑化(称为电容输入型整流平滑)。因使用平滑用电容负载,输入交流电压仅在比平滑电容电压高的状态下流通,导通角变小、电流波形成为含高频成分的非正弦波电流。

    即使消耗相同的功率,电源端由于临时流过大量的电流(例如功率因数为0.5时,峰值电流与 功率因数1时相比,2倍的电流流过),电力公司须针对含高频成分的非正弦波电流,采取对策来处理过剩发电及 其对于设备的损害,造成成本上扬。

  世界各国针对特定功率以上的机器实施了高频电流规范,并于各国国内法实施。若要符合此规范的方法之一就是使用功率因数校正电路(PFC),将输入电流波形趋近于正弦波以抑制高频电流。

   功率因数校正的方法,主要分为使用电感的被动型与使用功率元件切换的主动型两种。被动型的电路组成虽然简单,但无法因应大范围输入电压、亦难以小型化。而主动型可因应大范围输入电压、亦容易小型化。不过,主动式的功率因数校正电路(PFC),会因本身的功耗造成效率降低。特别是在待机状态下特别显著。

  功率因数校正电路与高效率的两全其美

  ROHM研发了兼具功率因数校正电路及高效率、内建PFC控制功能的AC/DC转换IC(BM1C001F),本产品搭载了能以任意功率对PFC控制器ON/OFF的功能与PFC输出的新控制方式。透过这些技术,在大幅地降低待机功率的同时,也通过国际规格的Enegy Star6.0标准。此外,透过将功率因数校正电路(PFC)控制器与准谐振电路(QR)控制器积体化,能比以往削减了20%的外接零件量,有助于电源的小型化。

    新产品有诸多特性:其一,搭载PFC控制器ON/OFF设定功能,改善轻负载时的转换效率及降低待机时的功率消耗。监控次级侧的负载功率,依功率高低将PFC控制器ON/OFF,特别在不需要PFC控制的负载范围(75W以下),能提升电源转换效率。

    当使用在100W 级的电源时,待机功率以本公司的评估机板可达成AC100V时在85mW以下、AC 230V190mW以下,符合Energy Star6.0(美国环保署制定)210mW以下的要求。 

    藉由ROHM独创的PFC输出新控制方式,在全球各国AC电源皆能达到高效率转换。全球的AC电源输入不同,传统的PFC IC设计输出电压是固定值,升压比大的情况下,例如:AC100V输入时PF输出设为400V的情形等,开关损耗变大,导致效率低落。

    本产品透过搭载PFC输出新控制的方式,藉由输出配合AC输入电压的PFC输出电压,抑制了功率因数校正电路(PFC)的效率低落问题。例如:100W级的电源在AC100V输入时的效率,与固定PFC输出相比,估将改善约2%的转换效率。

    其二,采用高效率、低杂讯特性优异的准谐振电路。此方式透过软开关机制,能降低EMI干扰;外接开关MOSFET与电流检测电阻,提升了电源设计的自由度。此外,还内建了BURST功能,轻负载高效率。其三,利用将功率因数校正电路(PFC)控制器与准谐振电路(QR)的积体化,大幅减少所需外接零件数,与各自独立的情况相比,成功地削减约20%

    优异的电源产品研发与充实的支持体制

    组成电源电路时,仅凭优良的IC并不意味著就能建构良好的电源。想要建构最佳的电源电路,除了IC的选定之外,电容、线圈与变压器卷线设计等被动零件的挑选、PCB工作底片等方面的诸多设计技术也是必须的。因此,与选定IC相同,筛选能够支持此应用设计的厂商也变得重要。 

    ROHM不仅研发、销售IC,也提供了支持客户的设计所成立的专业团队。配合消费者的要求规格(输出电压、输出电流等)提供最佳的电源方案,包含AC/DC转换器、DC/DC转换器、还有MOSFET、二极管、电阻等离散元件以及完整的电路设计的支持服务。

    我司研发部最新研发了新的PCB板,可以达到能效6级,电源效率显著提高,满足各大客户的要求,欢迎咨询!

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