最高能效，最低成本: BC2

圖9:在90 VRMS時(shí)的能效對比

圖10:在VmainsRMS = 90 V時(shí)，450 W功率因數(shù)校正器的三個(gè)不同的輸出功率和三個(gè)開關(guān)頻率的能效對比

圖10 突出了BC2電路軟開關(guān)法和COSS 放電省電的優(yōu)勢，特別是在低負(fù)載下這種優(yōu)勢更加明顯。

3.4. 熱測量

電流軟開關(guān)法能夠降低開關(guān)晶體管的功率損耗，圖11所示是在一個(gè)功率因數(shù)校正應(yīng)用中，BC2解決方案與碳化硅二極管在功率MOSFET晶體管上產(chǎn)生的溫度差(18 °C)。

如果功率MOSFET晶體管的工作結(jié)溫相同，(Tj(avg))BC2解決方案可以讓散熱器變得更小。

這樣，節(jié)省的空間抵消了BC2電路的小線圈L所占的空間。因此，BC2電路擁有與碳化硅二極管解決方案相同的功率密度。

雖然采用熱優(yōu)化技術(shù)，但是，當(dāng)功率MOSFET的RDS(on)導(dǎo)致結(jié)溫Tj(avg) 上升到 90 °C時(shí)，采用BC2的解決方案的能效略有降低，不過BC2概念的能效還是高于碳化硅二極管。因此，在圖11和圖9所 示的90 VRMS能效比較中，應(yīng)該從Pout x [1/(SiC_efficiency) – 1/(BC2_ efficiency)]= 5.4 W的省電數(shù)值中扣除 0.75 W。

總之，BC2電路的功率密度和能效均優(yōu)于碳化硅二極管。

圖11:溫度測比較

另一種優(yōu)化BC2概念的方法是縮減功率MOSFET晶體管的有效面積，獲得與碳化硅二極管相同的能效。

在圖11所給的示例中，至少可以去除一個(gè)功率 MOSFET開關(guān)管。這樣，隨著導(dǎo)通電阻RDS(on) 增加，開關(guān)管的功率損耗不必再乘以2。實(shí)際上，整體功率損耗降低的另一個(gè)原因是MOSFET等效電容COSS 也被削減一半。

在圖11的示例中，一個(gè)導(dǎo)通電阻RDS(on)小于0.46 ?的、輸出功率450 W的功率MOSFET與一個(gè)碳化硅二極管和兩個(gè)并聯(lián)功率MOSFET的結(jié)構(gòu)的能效相同。

這個(gè)功耗優(yōu)化方法對大眾市場應(yīng)用有吸引力:BC2解決方案應(yīng)考慮到意法半導(dǎo)體的能效概念和節(jié)省一支功率MOSFET。

BC2概念的成本效益高于碳化硅二極管解決方案。

3.5. BC2設(shè)計(jì)工具

意法半導(dǎo)體開發(fā)出一個(gè)軟件工具，能夠幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)電源規(guī)格快速確定BC2拓?fù)涞囊?guī)格。

圖12:BC2設(shè)計(jì)工具

該軟件設(shè)計(jì)工具可以提供微型線圈和主功率因數(shù)校正器的輔助線圈的參數(shù)、二極管選型和功率MOSFET的RDS(on)。還可算出每個(gè)組件的功率損耗，并與使用一個(gè)碳化硅二極管的功率因數(shù)校正器對比。


4. 結(jié)論

BC2電路使用一個(gè)軟開關(guān)法，通過一個(gè)獨(dú)特的無損恢復(fù)電路幫助電源設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)最高能效目標(biāo)。

意法半導(dǎo)體推出了BC22概念專用二極管，以提高連續(xù)導(dǎo)通功率因數(shù)校正器（CCM PFC）的性能，如表4所示。

表4:BC2電路在450 W 140 kHz功率因數(shù)校正器中的優(yōu)點(diǎn)

此外，把BC2概念用于大眾市場和高端功率因數(shù)校正器是設(shè)計(jì)人員支持現(xiàn)有市場能效推薦標(biāo)準(zhǔn)的理想選擇，例如，在電源額定功率20%、50%和100%負(fù)載下能效高于80%的銅牌、銀牌和金牌80 Plus能效標(biāo)準(zhǔn)。

此外，BC2及其功率組件特別適用于升壓或降壓轉(zhuǎn)換器，這兩種器件是太陽能逆變器或計(jì)算機(jī)和電信設(shè)備的開關(guān)電源（SMPS）的常用功率器件。

5. 參考文獻(xiàn)
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