大多數(shù)功率因數(shù)校正（PFC" title="PFC">PFC）電源" title="電源">電源段采用臨界導電模式（CrM）工作,，這種模式控制電感電流從零躍升至期望的峰值電平，然后又降至零,。由于這種模式依賴于電流周期的時長,，故開關頻率以交流線路電流需求的函數(shù)形式變化。不利的是,，功率需求較低時,，從交流線路流入的電流較小，開關頻率“飆升”,。這樣一來,，采用大電感就是將開關損耗和干擾降到可接受水平的唯一方式,。

　　頻率鉗位臨界導電模式（FCCrM）是安森美半導體NCP1606或NCP1631等控制器嵌入的一種技術。采用這種模式工作時,，在高負載條件下,，功率因數(shù)校正段以CrM工作，但在中等負載/輕載條件下（ ）,，限制開關頻率以提升能效,。與傳統(tǒng)CrM電路相比，F(xiàn)CCrM支持使用更小的電感（見參考資料［1］）,。實際上,，交錯式FCCrM PFC似乎進一步縮減了磁性元件的尺寸及成本。這些優(yōu)勢在190 W低高度電源中得以展現(xiàn),。

　　本文在參考資料［1］所示文章基礎上進一步推進研究,，在相同的190 W寬主電源輸入范圍、最大厚度13 mm的應用中探究總體PFC成本問題,。

　　電感考慮事項表1重提了參考資料［1］的主要結論,。由于FCCrM鉗位開關頻率，就不需要大電感來拉低CrM開關頻率范圍,。因此,，F(xiàn)CCrM大幅減小PFC段電感尺寸，采用交錯式FCCrM方案時尤為如此,。事實上,，如表1所述，可以選擇下述磁性元件用于190 W（輸入功率）,、寬主電源范圍,、最大厚度13 mm的電視應用：

　　•CrM方案：兩個EFD30串聯(lián)

　　•FCCrM方案：單個EFD30

　　•交錯式FCCrM方案：兩個EFD20（每個支路一個）

　　橫向比較

　　下一步，為了比較不同方案,，我們以300 W的46英寸液晶電視電源參考板（見參考資料［2］）作實驗來比較這三種PFC方案,。此參考板由安森美半導體開發(fā)，嵌入了由NCP1631（見參考資料［3］）驅(qū)動的FCCrM交錯式PFC,。我們利用這電路板來比較我們190 W應用的三種方案,。由于本應用中集成的電感與表1中定義的電感不同（本應用中原線圈尺寸針對的是300 W功率），首要修改此應用,，確保能夠使用2個EFD20元件,。第二步， 動態(tài)地調(diào)節(jié)電路,，測試CrM和FCCrM單相方案,。就每項測試而言，PFC段的設計要使得三種方案的能效保持在接近相同的水平。

　　在圖1中,，我們可以看到采用調(diào)整后的交錯式配置的電路板,，這可從兩個“飛跨”（flying）電感得到證實；圖2顯示的則是如何應用CrM控制器（即NCP1607,，見參考資料［4］）,，而非原有的NCP1631交錯式驅(qū)動器。

　　各種方案參數(shù)對比

　　不同的方案中,，電感并不必然是唯一需要修改的元件,。PFC段必須根據(jù)所測試的方案來調(diào)整。表2小結了構建這三種方案使用的經(jīng)過了實際測試驗證的主要設計指引,。

　　交錯式PFC包含兩個支路,，每個支路各傳輸總功率的50%。因此,，這種方案采用的元器件數(shù)量更多,，但尺寸更小。為了簡單起見,，這里就不具體的交錯式設計準則,。但如參考資料［5］中所詳細介紹的，交錯式技術能夠優(yōu)化下列元器件：

　　-功率MOSFET：在每個支路,，MOSFET均方根（rms）電流僅為單相CrM或FCCrM PFC段中使用的11 A MOSFET的電流的一半。兩顆5 A MOSFET替代了11 A MOSFET,。

　　-升壓二極管：同樣,，每個支路的升壓二極管傳輸?shù)碾娏魇强傠娏鞯囊话搿Ｒ虼?，各個支路就有可能使用較小的MUR160,。

　　-大電容：交錯式方案迫使兩個支路異相（out-of-phase）工作，旨在大幅降低大電容的均方根電流（降至0.8 A而非1.3 A）,。這樣,，就可能使用2個39 µF/450 V電容，而非3個,。

　　-電磁干擾（EMI）濾波器：交錯式方案也削弱了電流紋波,。例如，根據(jù)參考資料［5］所示,，在典型寬主電源電壓應用中,，峰值到峰值紋波在0至60%之間變化。減小的紋波簡化了差模濾波,。如圖3所示,，交錯式PFC采用了10 µH電感來通過EN55022規(guī)范，而單相CrM（或FCCrM） PFC要求使用50 µH差模線圈。

　　FCCrM與CrM單相方案采用幾乎相同的功率元器件,，因為它們在重負載條件下采用相同方式工作,，器件的參數(shù)也是針對重負載條件工作而選定的。但如前所述,，F(xiàn)CCrM方案中使用的電感尺寸更小,。（單FCCrM方案段中）使用了單個200 µH EFD30線圈，而非兩個串聯(lián)的200 µH EFD30線圈,。顯而易見的是,，控制器也變了。CrM方案采用NCP1607驅(qū)動（見參考資料［4］）,。為了方便起見,，沒有使用特別控制器來測試FCCrM單相方案，相反,，我們復用了參考板中使用的NCP1631交錯式FCCrM控制器,，只是簡單地關閉驅(qū)動第二個支路的輸出，從而獲得單相FCCrM工作,。

　　小結

　　表3小結了三種方案的設計差別,，其中根據(jù)所選擇的方案列舉了可能選擇的主要元器件，其中包括控制器（單相方案中采用了專用FCCrM控制器NCP1605而非NCP1631）,。根據(jù)這些設計差別推算成本優(yōu)劣勢,，可以看出交錯式方案是性價比" title="性價比">性價比最高的方案。單相FCCrM是成本第二低的方案,，而傳統(tǒng)CrM方案成本最高,！如果以CrM方案作為參照，其它方案提供的優(yōu)勢小結如下（見表1）：

　　表3-FCCrM單相方案少用一個EFD30電感

　　-FCCrM交錯式方案也減小磁性元件（使用兩個EFD20而非兩個EFD30）,， 但進一步節(jié)省一個39 µF/450 V電容,，從而能夠使用較小的差模扼流圈，并采用更小,、更便宜的MOSFET及升壓二極管工作,。

　　計算出精確的成本優(yōu)勢很困難。但是,，仍然以CrM方案作為參照,，并顧及（大批量）消費市場的成本結構，可以粗略估計出交錯式PFC方案具有0.5美元的成本優(yōu)勢,，而（單相式）FCCrM的成本優(yōu)勢減半,。

　　FCCrM單相及交錯式方案總體上更便宜，盡管用于驅(qū)動它們的控制器（分別是NCP1605和NCP1631）成本更高,。這兩款IC集成了比NCP1607 CrM控制器更多的功能,，如輸入欠壓保護、待機管理功能，或在大電壓不是額定值時關閉下行轉換器的“pfcOK”信號,。這些額外特性能夠幫助最終應用節(jié)省元器件,，因此進一步增強FCCrM單相及交錯式方案的成本優(yōu)勢。

　　結論

　　雖然通常人們認為單相CrM方案是200 W及以下功率應用最便宜的PFC方案,，但本文的研究顯示,，F(xiàn)CCrM交錯式方案實際上是我們所舉190 W應用性價比最高的方案。當我們仔細考慮其特別優(yōu)勢時,，這個結論完全不奇怪,。交錯式方案要求更多的元器件，但它們尺寸更小,，成本更低,。此外，輸入及輸出電流紋波減小也支持使用更廉價的EMI濾波器及大電容,。最后,，F(xiàn)CCrM工作大幅減小電感尺寸，這種特性使得單相FCCrM方案優(yōu)于單相CrM方案,。顯而易見的是,，這些研究結論尤為適用于低高度（< 13 mm）裝置，但在元器件選擇靈活度更高的其它應用中仍然適用,。

　　參考資料

　?。?］ 《減小電感尺寸，設計纖薄的PFC段》,，《電子設計技術》2010年9月刊,，http://article.ednchina.com/Other/Reduce_the_inductor_size_the_design_of_the_PFC_Power_supply_section_of_thin.htm

　　［2］ 參考設計,，http://www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/TND401-D.PDF

　　［3］ NCP1631數(shù)據(jù)表,，http://www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/NCP1631-D.PDF

　?。?］ NCP1607數(shù)據(jù)表，http://www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/NCP1607-D.PDF

　?。?］ “交錯式PFC特性”,，應用注釋AND8355，http://www.onsemi.cn/pub/Collateral/AND8355-D.PDF