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提升轻载效率：PFC 电路中的 AC 周期跳过（Burst Mode）技术
1. 行业背景与挑战
根据能源规范要求，输出功率大于 75W 的电源必须具备 PFC 功能。
- 主要指标：效率（Efficiency）、总谐波失真（THD）和功率因数（PF）。
- 轻载痛点：在轻载下，电感的铁损、MOSFET 的驱动损耗及输出二极管的反向恢复损耗保持恒定，导致其占总功耗的比例激增。此外，由于 EMI 滤波电容的存在，输入电流与电压的相位差在轻载下更难修正，导致 PF 值恶化。
2. AC 周期跳过技术详解
AC 周期跳过（Cycle Skipping/Burst Mode）的核心思想是：不再强求每个周期都进行开关动作，而是“攒够了能量再工作”。
2.1 工作逻辑：零交叉点关断
该技术选择在 AC 电压的**零交叉点（Zero Crossing）**切入或退出。
- 跳过阶段：PFC 停止开关动作，由输出大电容支撑负载。此时功率损耗仅为控制电路的待机功耗，电流为零，THD 贡献也为零。
- 工作阶段：当输出电压 下降到阈值时，PFC 重新启动。此时为了弥补跳过期间的能量空缺，PFC 会运行在中等负载状态。相比极轻载，中等负载下的转换效率更高，且更易维持连续导通模式（CCM）。
2.2 关键控制细节：环路冻结（Loop Freezing）
这是数字控制中的关键。当 PFC 停机跳过周期时，电压环（V-Loop）和电流环（I-Loop）的 PI 积分器必须冻结。
- 原因：若不冻结，积分器会因为感测到 微弱下降而不断累积误差。
- 后果：当下一个周期开启时，不受控的积分器会导致瞬时产生巨大的电流脉冲，造成电感饱和或严重的电磁干扰（EMI）。
3. 负载监测与动态调节
由于 PFC 输出端通常不通过电流采样电阻来直接测量负载，系统必须寻找“间接代理”指标。
| 监测对象 | 优势 | 挑战 |
|---|---|---|
| 电压环输出 () | 反映了能量需求，实现简单。 | 响应稍慢，受动态负载影响。 |
| 输入平均功率 | 计算准确，可精确查表匹配跳过周期数。 | 需要高速 ADC 对输入 进行采样计算。 |
跳过频率查找表 (Lookup Table)
为了平衡效率与电压纹波，通常根据负载百分比建立查找表。例如：
- 10% 负载：工作 2 个周期，跳过 1 个周期。
- 5% 负载：工作 1 个周期，跳过 3 个周期。
4. 性能权衡与改进
采用 AC 周期跳过技术后，系统表现会有质的飞跃：
- 效率提升：实验表明，在 5% 负载下，效率可提升 3%-5%，帮助电源通过高等级效率认证。
- THD 优化：避免了极轻载下由于驱动脉冲极窄导致的电流波形畸变。
- 挑战——输出纹波：由于跳过周期，输出电容上的低频纹波（通常为 的倍数）会增大。
- 对策：需要优化输出电容容量，并设置 突变监测阈值，一旦电压跌落过快，立即强制退出跳过模式。
5. 结论
AC 周期跳过技术是一种典型的“空间换时间”策略，利用数字控制器（如 TI C2000 系列或专用 PFC 控制器）的灵活性，在不增加硬件成本的前提下，解决了 PFC 在轻载下的低效难题。通过在零交叉点操作，它完美平衡了效率、EMI 与热管理需求。
提升轻载效率：PFC 电路中的 AC 周期跳过（Burst Mode）技术
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