STNRGPF01是三通道交錯(cuò)連續(xù)導(dǎo)通模式 （CCM） 功率因數(shù)校正 （PFC） 數(shù)字控制器?？蛻艚?jīng)常低估設(shè)計(jì)電源的工作量。很少有人（如果有的話）會(huì)打開(kāi)一個(gè)設(shè)備并驚嘆于它是多么令人興奮（雙關(guān)語(yǔ)）。然而，一個(gè)糟糕的產(chǎn)品可能會(huì)造成嚴(yán)重的傷害或阻止產(chǎn)品獲得商業(yè)化所需的監(jiān)管批準(zhǔn)。例如，限制電器諧波發(fā)射的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61000–3–2 使 PFC 控制器變得越來(lái)越必要。因此，ST 的組件通過(guò)結(jié)合公司在電源管理和電路設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)來(lái)提供令人印象深刻的功能以及與 eDesignSuite 的驚人集成，從而脫穎而出。

接近 1 的功率因數(shù)

不帶和帶 PFC。白色是無(wú)功功率，綠色是有功功率，藍(lán)色是總功率或視在功率

在 1 kW 或更大功率的開(kāi)關(guān)模式電源 （SMPS） 中，糟糕的設(shè)計(jì)可能會(huì)嚴(yán)重影響性能并增加功率損耗，從而迅速增加運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)此進(jìn)行量化的一種方法是使用功率因數(shù) （PF），即用于運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際功率或工作功率（以 kW 為單位）與實(shí)際提供的總功率或視在功率（以 kVA 為單位）之間的比率（PF = kW/千伏安）。

在完美世界中，PF 始終為 1，這意味著實(shí)際功率和視在功率完全相同，設(shè)備只會(huì)使用它們需要的東西。在現(xiàn)實(shí)生活中，總會(huì)有一些非工作功率或無(wú)功功率，即提供的功率，但不用于運(yùn)行設(shè)備。對(duì)于大型電器、電動(dòng)機(jī)、變壓器或焊接設(shè)備等而言，這尤其是一個(gè)問(wèn)題。一個(gè)原因是設(shè)計(jì)幾乎總是使用一些功能強(qiáng)大的組件來(lái)確保它們能夠處理所有任務(wù)。絕對(duì)沒(méi)有凈空的設(shè)計(jì)是不負(fù)責(zé)任的。然而，這被轉(zhuǎn)化為無(wú)功功率，這意味著不直接做任何工作但要花錢的功率。

連續(xù)導(dǎo)通模式 （CCM） 與非連續(xù)導(dǎo)通模式 （DCM）

為了提高功率因數(shù)，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，工程師使用 功率因數(shù)校正 （PFC） 轉(zhuǎn)換器。非常簡(jiǎn)單，電感器存儲(chǔ)電力以提供所需的無(wú)功電流，而不是從電源中汲取。因此，PFC 會(huì)降低總功率或視在功率 （kVA） 以接近 1 的 PF。提高 PF 還可以減少諧波發(fā)射，這解釋了為什么最新的法規(guī)增加了 PFC 的普及。

STNRGPF01 主要專用于 1 kW 或更高的 SMPS，因此專為 在連續(xù)導(dǎo)通模式 （CCM） 下運(yùn)行的轉(zhuǎn)換器而設(shè)計(jì)。很簡(jiǎn)單，這意味著電流繼續(xù)流過(guò)電感器，并且在不同的開(kāi)關(guān)周期中永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到零。相反，在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中更流行的不連續(xù)導(dǎo)通模式 （DCM） 通過(guò)允許電感器電流降至零來(lái)工作。然而，在高 SMPS 中，由于更高的峰值和 RMS 電流，DCM 會(huì)導(dǎo)致更多的傳導(dǎo)損耗和更大的 PFC-MOSFET 應(yīng)力，從而降低效率。因此，很容易理解為什么這些 SMPS 需要 CCM。

STNRGPF01：最好的數(shù)字和模擬，多合一

STNRGPF01的控制方案

STNRGPF01 可以控制使用多達(dá)三個(gè)交錯(cuò)通道的 PFC 轉(zhuǎn)換器，這意味著它將使用多達(dá)三個(gè)并行級(jí)。因此，設(shè)計(jì)人員可以使用更小的電感器，從而保持更小的尺寸，同時(shí)提供更大的輸出功率。然而，電路管理變得更加復(fù)雜，因?yàn)樗型ǖ辣仨毦哂邢嗤碾娏髁?。因此，?shù)字控制器是解決這個(gè)問(wèn)題的“首選武器”。這就是為什么STNRGPF01 包含一個(gè)數(shù)字控制部分的原因，它簡(jiǎn)化了電流平衡和電路板的其余管理，例如冷卻功能或熱保護(hù)的實(shí)施。

然而，意法半導(dǎo)體組件的主要特點(diǎn)是它還包含一個(gè)模擬控制器，可確保更好地逐個(gè)周期地控制平均電流，從而實(shí)現(xiàn)更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。因此，盡管它具有數(shù)字設(shè)備的所有優(yōu)點(diǎn)，例如能夠根據(jù)平臺(tái)的需要定制設(shè)計(jì)，但工程師可以像管理模擬控制器一樣管理控制器，而無(wú)需了解其內(nèi)部架構(gòu)。換句話說(shuō)，設(shè)計(jì)師擁有模擬控制的高性能和數(shù)字部分的驚人靈活性，所有這些都在一個(gè)屋檐下。設(shè)計(jì)具有電壓控制、OCP（過(guò)流保護(hù)）、OVP（過(guò)壓保護(hù)）和溫度保護(hù)等功能的強(qiáng)大 PFC 轉(zhuǎn)換器從未如此簡(jiǎn)單。

評(píng)估板 EVAL-IPFC01V1

博客上反復(fù)出現(xiàn)的一個(gè)主題是，意法半導(dǎo)體不僅是一家組件制造商，而且是一家遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的公司，可以幫助工程師做出正確的選擇并快速實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)。因此，該公司不僅提供市場(chǎng)上功能最豐富的 PFC 控制器之一，還提供基于 STNRGPF01 的評(píng)估套件EVAL-IPFC01V1，以大大加快開(kāi)發(fā)速度。這款 3 kW 三通道交錯(cuò)式 PFC 由電源板、控制模塊和適配器組成。因此，這是開(kāi)始開(kāi)發(fā)符合 IEC 61000–3–2 標(biāo)準(zhǔn)的電源的最簡(jiǎn)單方法。

此外，為了從開(kāi)發(fā)板快速過(guò)渡到最終產(chǎn)品，ST 提供了一款名為 eDesignSuite 的免費(fèi)專用軟件工具。得益于簡(jiǎn)單實(shí)用的圖形用戶界面，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)輸入 PFC 轉(zhuǎn)換器的規(guī)格來(lái)自定義其 STNRGPF01 的設(shè)置。系統(tǒng)甚至?xí)峁┠J(rèn)值來(lái)加速該過(guò)程，并且軟件可以為組件生成二進(jìn)制文件，因此工程師可以加載固件而無(wú)需鍵入一行代碼。所有選項(xiàng)都在應(yīng)用程序文檔中進(jìn)一步解釋。

審核編輯：郭婷