1 概要

オフライン電源では、75W を超える電力レベルを扱う場合、力率補正 (PFC) が必要です。PFC の目標は、入力電流を入力電圧に追従するように制御し、負荷が純粋な抵抗のように見えるようにすることです。正弦波 AC 入力電圧の場合、入力電流も正弦波である必要があります。入力電流を制御するには、入力電流を検出する必要があります。

設計者は多くの場合、PFC アプリケーションで 2 つの電流検出方法のうちの 1 つを使用します。1 つ目の方法は、PFC のグランド・リターン・パスにシャント抵抗 (図 1 で R1 として指定) を配置することで入力電流を検出し、その電流を平均電流モード・コントローラ [1] (図 2 を参照) に送り、入力電流を入力電圧に強制的に追従させる方法です。シャント抵抗は全ブースト・インダクタ電流を検出するため、この電流検出方法は優れた力率と低い全高調波歪み (THD) を実現します。しかし、シャント抵抗は余分な電力損失を引き起こすため、高効率を必要とするアプリケーションでは問題になる可能性があります。

2 つ目の方法は、昇圧スイッチと直列に電流トランスを配置し、スイッチング電流を検出する方法です。図 1 では CT および R2 として指定されています。この方法は、インターリーブ PFC [2] やセミブリッジレス PFC [3] など、電流シャントの使用が適用できない場合に適しています。電流トランスは、(全インダクタ電流ではなく) スイッチング電流 (I_Q) のみを検出するため、全インダクタ電流を制御するには、電流トランスの出力の中央 (パルス幅変調 [PWM] オン時間の中央) でサンプリングすることが簡単な解決策です。図 3 に示すように、連続導通モード (CCM) では、中間点の瞬時電流値が平均インダクタ電流値と等しいため、サンプリングが機能します。この方法は、最初の方法よりも電力損失が少なくなりますが、制限もあります。PFC のデューティ・サイクルは 0% から 100% まで変化します。デューティ・サイクルが小さい場合、PWM オン時間は小さくなります。したがって、PWM オン時間の中央で正確にサンプリングすることは困難です。サンプル位置のオフセットは、フィードバック信号の誤差の原因となり、THD と力率の両方を悪化させる可能性があります。

このドキュメントでは、新しい方法を紹介します。PFC を制御し、力率を 1 にするための特別なピーク電流モードです。この方法では電流シャントが必要ないため、電力損失が発生しません。また、この方式は電流トランスを使用してスイッチング電流をセンスしますが、PWM のオン時間の途中でサンプリングを実施する必要はないので、サンプリング位置のオフセットに関連する問題を解消できます。他にも利点があります。