【導讀】對于在設計一個穏壓的AC-DC轉換器的同時，還要包括功率因素校正(PFC)功能，這是一項非常艱巨的工作。最棘手的，莫過于在全球電網(wǎng)輸入電壓范圍，即由85 Vrms至264 Vrms范圍內(nèi)，都能夠維持良好的性能。究竟如何能精簡供電系統(tǒng)的設計呢？
根據(jù)過往的經(jīng)驗，設計穏壓的AC-DC轉換器都需要在轉換效率與功率因素校正之間折沖權衡。此外、在散熱管理及配定有源和磁性組件的指標時,也都需要照顧到最惡劣的操作情況, 加大了設計難度。
在產(chǎn)品地區(qū)化, 只提供當?shù)厥须婋姷漠a(chǎn)品是一些OEM生產(chǎn)廠家的折沖方法，但并非最理想的選擇。
現(xiàn)在, 有一種自適應單元拓樸(Adaptive Cell)技術, 采用雙箝位零電壓開關(DC-ZVS)技術，超越AC-DC功率轉換傳統(tǒng)技術的局限，兼?zhèn)渥吭叫阅芗皯煤喗輧纱髢?yōu)點。
DC-ZVS拓樸包括一個全橋的初級側和次級側的單端整流器(見圖1)，電感器是能量傳輸?shù)闹饕?，它有兩個不同的線圈；電容器是次級側的儲能組件。在這三個拓樸階段，這些元素(包括精準的開關時間)保證了每個開關過渡均在零電流或零電壓瞬間進行，固此，縱便開關頻率非常高，仍能把開關損耗降至最低。
圖1： DC-ZVS轉換器架構簡化示意圖
另一個優(yōu)勝的地方是，每個開關過渡均保證不帶過壓瞬態(tài)。加在初級開關的反向電壓最高亦不會超過輸入電壓的峰值，因此這拓樸內(nèi)可以采用額定值更低的開關器件 。因此，可以選擇最配合、最有利的數(shù)值，達到更低傳導功耗，更低驅動電流和高功率密度等效果。
自適應單元 “Adaptive Cell”實現(xiàn)了一個動態(tài)方法來管理兩個相同的DC-ZVS轉換器，無論輸入線壓的波動，均能維持最高效率。轉換器的輸出是并聯(lián)的。輸入側可以是串聯(lián)或并聯(lián)(圖2)。耦合的電感共享一個核芯，初級側配電鏈以一個共同控制器調(diào)節(jié)，結果是在任何應用條件，單元與單元之間更對稱，處理能量更均等。
圖2： 自適應單元(Adaptive Cell)動態(tài)結構簡化示意圖
DC-ZVS和自適應單元拓樸有以下幾項優(yōu)點：
轉換效率不受輸入電壓影響
高關關頻率，可以采用細小的濾波器；噪聲頻譜更容易濾掉
出色的功率因素校正(即使在低線壓)，減少PFC損耗
優(yōu)化線－電流波型，改善PFC及整體供電質量，減少諧波
符合SELV安全規(guī)格
隔離、可靠的磁性耦合(比光耦優(yōu)勝)
符合國際EMI及EMC標準
Vicor的VI BRICKAC前端，同時采用了DC-ZVS和自適應單元拓樸。它是一個330W，帶PFC及內(nèi)置整流、濾波和瞬變保護的AC-DC轉換器，可在85V－264V全球輸入電壓范圍內(nèi)操作。輸出PFC穩(wěn)壓48Vdc電壓。
VI BRICK AC前端的功率密度是121W/in3 (7.5 W/cm3)，薄身，高度只有9.55mm。板面面積只有一張名片大小。在整個輸入電壓范圍內(nèi)，效率仍然保持在高水平，峰值效率 >92%。基板操作溫度由-55°C至100°C，有C級、T級及M級三款:
圖3： Vicor的VI BRICK AC前端展現(xiàn)了DC-ZVS的優(yōu)點
圖4：VI BRICK AC前端
