提升电网能量提取效率，储能中关键的PFC控制器

电子发烧友网报道（文/黄山明）在储能系统中，PFC（功率因数校正）控制器的作用尤为重要，因为它可以确保从电网提取的能量以最高的效率被存储，同时减少能量损耗和谐波对电网的影响。
 
具体来说，PFC控制器确保AC-DC转换过程中的能量损失最小化，使得更多的能量得以有效存储。同时通过减少电网干扰和谐波，PFC控制器有助于延长储能设备的使用寿命。
 
并且在太阳能或风能等可再生能源系统中，PFC控制器可以提高系统的整体效率，确保从可再生能源源获得的能量以最佳方式被存储和使用。
 
这种芯片内部集成了必要的控制电路，比如误差放大器、比较器、斜坡发生器、以及其他保护和控制功能，以调整功率开关器件（如MOSFET）的开关动作，从而优化输入电流波形，使之与输入电压同相位，进而提高功率因数。
 
为了让电流电感在开关周期结束时回归到零，从而实现效率优化、更简单的控制、减少滤波电容、改善功率因素以及宽负载范围适应性，临界导通模式（Critical Conduction Mode, CRM）的控制策略十分重要。
 
在临界导通模式下工作的PFC控制器，会精确控制开关管的开通时间，使得电感电流在每个开关周期结束时刚好降到零或接近零，这种工作模式下的电感电流波形刚好“擦过”零点，因此称为临界导通。
 
相对于连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM），CRM模式能够在轻载和重载条件下保持高效率和良好的功率因数性能，同时简化了控制器的设计和实现。这也可以减少所需的输出滤波电容容量，有助于系统的小型化和降低成本。
 
各家的PFC控制器方案
 
目前，有多家半导体企业在研发和生产PFC控制器，并且可以应用到储能产品当中。代表企业有TI、英飞凌、ST、安森美等。
 
如TI的TPS5430x系列控制器提供了高效的PFC性能和灵活的配置选项。这些控制器具有内置的功率MOSFET和紧凑的封装，有利于减小整体解决方案的尺寸。
 
英飞凌的XDPS2200系列控制器则提供了高功率因数和低总谐波失真（THD）的性能，同时支持多种工作模式，包括CCM和DCM，以适应不同的应用需求。
 
安森美的NCP1650系列控制器同样提供了高效的PFC性能，支持多种输入电压范围，并具有灵活的补偿和保护功能，以确保系统的稳定运行。此外，由Fairchild（现已被安森美半导体收购）生产的PFC控制器芯片FAN7529MX，也适用于CRM操作的升压型PFC转换器。这款芯片被广泛应用于各种高功率因数电源适配器和电源系统中，旨在提高交流输入电源的功率因数和降低总谐波失真。
 
ST的L6562系列还具有内置的电流感测功能，减少了外部组件的数量，有助于降低系统成本和复杂性。
 
除了国外企业，国内的相关企业也推出了许多PFC控制器解决方案。如南芯半导体的SC3201CRMPFC控制器，无需在Boost电感上添加辅助绕组，就可以实现精确的谷底检测，并具备独立的第二输出电压过压保护功能。这种设计简化了电源适配器的电路设计，提高了系统的稳定性和安全性。
 
瞻芯电子的IVCC1102是一款CCM图腾柱PFC控制芯片，具有高可靠性的模拟控制，能够快速精确地输出功率因数校正控制信号。该芯片不使用数字电源控制芯片，无需编程调试，可以大幅简化器件选型及开发成本，加快产品开发速度。
 
此外，IVCC1102采用自主研发的过零点控制技术，缩短过零区，提高过零区软启开关频率，减小慢管换流时的电流尖峰，使AC电流可以平滑过零。
 
茂睿芯的MK2562系列是高性能的CRM PFC控制器芯片，工作于CRM，具有超低THD、优化动态OVP、更低静态电流与启机电流等特点。该系列芯片还支持Brownin/out功能，可以在输入电压过低时关闭，对系统起保护作用。
 
同时，MK2562系列还包括支持固定130kHz限频的DCM和130kHz+Valley switching（QR）限频以提高轻载效率的型号，以及能直驱E-GaN（增强型氮化镓）HEMT的型号。
 
这些国内企业的PFC控制器产品在提高电源效率、简化设计、降低成本和提高系统可靠性方面具有明显的优势。通过自主研发和创新，这些企业在电源管理领域取得了一定的成就，并为国内外的电源产品提供了高性能的PFC解决方案。
 
总结
 
在选择PFC控制器时，工程师需要考虑应用的具体要求，包括功率等级、效率要求、电磁兼容性以及成本等因素。此外，随着技术的发展，许多公司也推出了支持新款PFC控制芯片，以支持CRM模式的PFC的应用，并提供更强的性能和更高的效率。在设计和调试储能电源时，了解这些控制器的特点和适用场景是非常重要的。