電氣電路設計｜基礎篇
臨界模式（BCM）PFC：利用二極體提高效率的案例
2018.10.25
重點
・臨界模式PFC的二極體VF對損耗影響較大，而trr對損耗的影響則較小。
・對於臨界模式控制的PFC，選用VF小的二極體可改善電路效率。
在實際的應用電路中，二極體和電晶體因其特性和性能不同而需要區分使用。在電源類應用中區分使用的主要目的是提高效率。本文將介紹PFC（功率因數校正）的一個例子，即利用二極體的特性差異來改善臨界模式（BCM）PFC的效率的例子。關於PFC，請參考上一篇文章的介紹。
臨界模式PFC：液晶電視電路示例
該電路是液晶電視的PFC單元，是單級PFC的臨界模式（BCM）控制方式示例。PFC電路的二極體D1使用的是快速恢復二極體（以下簡稱“FRD”）。
對該二極體使用正向電壓VF低的類型、和反向恢復時間trr快的類型時實施了損耗類比。下面是所使用的兩種二極體的主要規格。除VF和trr外，其他規格基本同等。
| RFNL10TJ6S 低VF | RFV8TJ6S 高速trr | 單位 | |
|---|---|---|---|
| VRM | 600 | 600 | V |
| IF | 10 | 8 | A |
| VF | 1.25 @IF=8A | 3 @IF=8A | Vmax |
| IR | 10 | 10 | µA |
| trr | 65 | 20 | ns max |
兩者的類比結果如下。
中段波形表示二極體的功率損耗。上段波形表示線圈電流＝二極體的IF，下段波形表示輸出電壓＝對二極體外加的電壓。二極體的功率損耗如波形所示，低VF的RFNL10TJ6S的功率損耗很低。以平均值看，低VF、標準trr的RFNL10TJ6S為0.23W，高速trr、標準VF的RFV08TJ6S為0.41W。VF的不同會帶來1.25V對3V（IF=8A時）的不同結果。
從這個結果可以看出，在PFC臨界模式下，二極體VF的不同對損耗會產生很大影響，而trr的影響則較小。這是因為在臨界模式下，電流的流動是從零升至峰值，如果二極體的VF較大則相應的傳導損耗也將增大。
對於臨界模式控制的PFC，儘量選擇VF小的二極體可改善電路效率。
下一篇文章將介紹在連續模式（CCM）下二極體的影響。
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