中心議題：

• 限製浪湧電流
• 克服NTC中問題的實施方案

解決方案：

• 用負溫度係數電阻 (NTC) 來限製浪湧電流 
• 矽控整流器(SCR) 和PFC 升壓電感小輔助繞組的非穩壓電壓源
• 通過多種使用功能的實施來降低係統的複雜性

當歐洲強製要求80W 及ji以yi上shang的de電dian氣qi負fu載zai以yi高gao功gong率lv因yin數shu的de方fang式shi消xiao耗hao電dian路lu中zhong的de電dian流liu時shi，這zhe意yi味wei著zhe人ren類lei在zai資zi源yuan和he環huan境jing保bao護hu方fang麵mian又you向xiang前qian邁mai出chu了le一yi步bu。當dang然ran
，許xu多duo消xiao費fei類lei電dian子zi產chan品pin也ye由you此ci受shou到dao了le影ying響xiang
，其qi中zhong包bao括kuo白bai色se家jia電dian。由you於yu配pei置zhi了le逆ni變bian器qi用yong於yu電dian動dong馬ma達da的de驅qu動dong，所suo以yi諸zhu如ru空kong調tiao
、冰箱、洗(xi)衣(yi)機(ji)和(he)幹(gan)燥(zao)機(ji)之(zhi)類(lei)的(de)許(xu)多(duo)家(jia)電(dian)的(de)負(fu)載(zai)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan)，複(fu)雜(za)負(fu)載(zai)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)都(dou)比(bi)較(jiao)低(di)。通(tong)過(guo)強(qiang)製(zhi)校(xiao)正(zheng)上(shang)述(shu)家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)，可(ke)更(geng)好(hao)地(di)利(li)用(yong)輸(shu)電(dian)線(xian)路(lu)送(song)來(lai)的(de)電(dian)能(neng)，從(cong)而(er)節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)並(bing)同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)電(dian)能(neng)成(cheng)本(ben)和(he)減(jian)少(shao)燃(ran)燒(shao)礦(kuang)物(wu)燃(ran)料(liao)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)。當(dang)今(jin)世(shi)界(jie)
，很(hen)多(duo)政(zheng)府(fu)監(jian)管(guan)部(bu)門(men)都(dou)已(yi)經(jing)強(qiang)製(zhi)要(yao)求(qiu)在(zai)白(bai)色(se)家(jia)電(dian)中(zhong)要(yao)具(ju)有(you)類(lei)似(si)的(de)PFC 功能。

不具備PFC gongnengdemadaqudongdianluqianduanfeichangleisiyuyigekaiguanmoshidedianyuan。zaizhegedianyuanzhongyouyigedarongliangdianrong
，tajiangxiaochuzhengliudianyuanzhongdezhiliu。dangmadaqudongdianlushoucitongdianshi，youyudarongliangdianrongshangmeiyoudianhe，zhengliudianyuandeshuruduankanqilaijiuxiangshiyigeduanludianlu。dangtongdianshi，zhezhongqingkuangjiangchanshengjiaodadelangyongdianliu

，yiwei電容器充電。如果上述浪湧電流未得到控製或限製

，那麼線路中的電流消耗將迅速飆升
，從而超過其正常 RMS 工作電流（請參閱圖 1）。這些過大的電流會對保險絲
、焊點和電子組件等機械和電氣元件造成潛在的損壞或應力。
大多數的白色家電的馬達製造商都已經選用負溫度係數電阻 (NTC) 來限製浪湧電流。NTC 的工作原理非常簡單。在低溫和初次啟動的情況下
，NTC 是一隻高阻抗器件，限流能力非常突出。NTC 啟qi動dong或huo進jin入ru正zheng常chang運yun行xing工gong作zuo狀zhuang態tai片pian刻ke後hou

，由you於yu功gong耗hao的de存cun在zai，其qi溫wen度du會hui升sheng高gao。隨sui著zhe溫wen度du的de升sheng高gao，其qi電dian阻zu顯xian著zhu下xia降jiang，這zhe樣yang則ze為wei電dian流liu提ti供gong了le一yi條tiao更geng為wei順shun暢chang的de流liu經jing通tong道dao。在zai大da多duo數shu嵌qian入ru式shi馬ma達da驅qu動dong電dian路lu中zhong

，NTC 放置在大電流路徑中，或是交流側，抑或是橋接整流器之後（請參閱圖 2）。
采用 NTC 來限製浪湧的做法存在一些內在的不足之處
，這些不足將對嵌入式馬達驅動器件的穩定性產生負麵的影響。正如前麵所述，NTC 的效率取決於溫度的高低。NTC 的溫度越高，其效率也就越高。NTC 不(bu)可(ke)用(yong)作(zuo)散(san)熱(re)元(yuan)件(jian)

，否(fou)則(ze)它(ta)將(jiang)無(wu)法(fa)像(xiang)預(yu)想(xiang)的(de)那(na)樣(yang)工(gong)作(zuo)。由(you)於(yu)功(gong)率(lv)的(de)消(xiao)耗(hao)，而(er)使(shi)其(qi)他(ta)半(ban)導(dao)體(ti)元(yuan)件(jian)所(suo)在(zai)區(qu)域(yu)的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)上(shang)升(sheng)。在(zai)嵌(qian)入(ru)式(shi)環(huan)境(jing)中(zhong)，這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)。溫(wen)度(du)隻(zhi)要(yao)升(sheng)高(gao) 10oc，半導體的預期壽命或平均無故障時間 (MTBF) 將縮短 50% 之多，從而大幅降低馬達驅動器件的穩定性。

NTC 存在的另一個主要問題就是其熱堆積 (thermal mass) huoshijianxiangying。ruguodianyuandianyazanshixiajianghuodianyuandianyachangshijianyanzhongqianya
，ercishidarongliangdianrongqiyouqieduanduiqideyouxiaochongdian

，namejianghuiyinfawenti。dangxiandianyahuifuzhengchangshi，NTC 或(huo)許(xu)還(hai)未(wei)能(neng)獲(huo)得(de)足(zu)夠(gou)的(de)冷(leng)卻(que)時(shi)間(jian)，這(zhe)樣(yang)將(jiang)使(shi)其(qi)處(chu)於(yu)低(di)阻(zu)抗(kang)狀(zhuang)態(tai)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，由(you)於(yu)線(xian)電(dian)壓(ya)的(de)恢(hui)複(fu)而(er)產(chan)生(sheng)比(bi)正(zheng)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)更(geng)高(gao)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)，甚(shen)至(zhi)比(bi)初(chu)次(ci)啟(qi)動(dong)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)還(hai)要(yao)高(gao)。此(ci)時(shi)，電(dian)路(lu)無(wu)任(ren)何(he)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi)。這(zhe)種(zhong)超(chao)乎(hu)尋(xun)常(chang)的(de)大(da)電(dian)流(liu)會(hui)損(sun)壞(huai)電(dian)路(lu)中(zhong)傳(chuan)動(dong)係(xi)元(yuan)件(jian)
，如(ru)保(bao)險(xian)絲(si)、焊點
、線跡以及路徑中的所有元件。

圖 3 顯示了為克服 NTC 中許多惱人問題的實施方案。這種實施方案就是既可選擇固定阻值的電阻
，也可選擇 NTC 作為浪湧電阻。這裏所闡述的浪湧電路具有兩隻額外的矽控整流器 (SCR) 和一個來自 PFC 升壓電感小輔助繞組的非穩壓電壓源。
馬達電路首次通電時
，電流首先流經橋接整流器、浪湧電阻，然後流至大容量電容器。在該電容器處，浪湧電阻對電流進行了限製。一段時間之後（時間長短通常取決於 PFC 控製器電路）
，電流開始流動。電流流動時，PFC 控製器開始開關功率 MOSFET
，而 MOSFET 反過來啟動升壓電感中的脈衝電流。然後，這一脈衝電流會在輔助繞組上產生一個浮動非穩壓電壓，這一電壓用於觸發兩隻 SCR 的柵極電路。兩隻 SCR 以如下方式布置在電路中：提(ti)供(gong)一(yi)條(tiao)電(dian)流(liu)通(tong)道(dao)
，這(zhe)條(tiao)通(tong)道(dao)繞(rao)過(guo)橋(qiao)接(jie)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)兩(liang)隻(zhi)整(zheng)流(liu)器(qi)以(yi)及(ji)浪(lang)湧(yong)電(dian)阻(zu)。在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)無(wu)需(xu)額(e)外(wai)增(zeng)加(jia)串(chuan)聯(lian)元(yuan)件(jian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，上(shang)述(shu)所(suo)選(xuan)路(lu)徑(jing)即(ji)可(ke)為(wei)電(dian)流(liu)提(ti)供(gong)一(yi)條(tiao)非(fei)常(chang)高(gao)效(xiao)的(de)通(tong)道(dao)。雖(sui)然(ran) SCR 的正向壓降 (Vf) 比整流二極管稍大，但是固定阻值電阻或 NTC 等限流組件兩端的壓降已經消除。此外
，SCR 散發的熱量可由散熱片予以消除（經由 SCR 的機架）
，而 NTC 無法做到這一點。這種散熱能力可使器件在更適宜的環境下運行，從而實現更高的係統穩定性和 MTBF 值。

必須選擇輔助繞組的匝數比
，以確保產生足夠的電壓來觸發各種規定線電壓極限下 SCR 的柵極電路。由於 PFC 電路的開關頻率一般比線路頻率高許多，所以柵極電路觸發的時間設定通常無關緊要。工作頻率僅為 40 kHz 的 PFC 電路將確保 SCR 的零交叉開關，使其更像橋接中的簡單整流器。

圖 3 顯示了業界首款單芯雙相交錯式 PFC 預調節器——TI UCC28070 的簡化原理圖。交錯雙相相互之間的相位差為 180°，這樣則消除了波紋電流，從而可以使用更小的電磁幹擾 (EMI) 濾波器以及外觀更小巧的 PFC 輸出電容器。雙相交錯式拓撲結構
、體積更小的元件是嵌入式馬達驅動電路的理想解決方案。交錯式 PFC 可滿足非常高的功率密度要求。
由於功耗分散到兩個相位上，所以交錯式 PFC 其他的優點還包括更輕鬆的散熱管理。因為兩個相位的總電感容量比單級設計要小很多（請參閱圖 4），所以可以使用外觀更小巧的 EMI 濾波器和 PFC 輸出電容器以及更少的磁性材料
，從而降低總體係統成本。另外，MOSFET 和二極管額定電流值可至少降低 50%。體積更小的 MOSFET 運行速度自然會更快，這樣則可進一步減少 MOSFET 的開關損耗。最後
，通過將每一相位的容量翻番，規模經濟提高了各相位配套器件的購買力。 UCC28070 以連續導電模式 (CCM) 運行。同時，也可選用 UCC28060——以轉移模式 (TM) 運行。UCC28060 具ju備bei類lei似si的de優you點dian，這zhe些xie優you點dian源yuan於yu波bo紋wen電dian流liu的de消xiao除chu
，但dan是shi同tong時shi還hai提ti供gong了le一yi些xie較jiao低di成cheng本ben的de解jie決jue方fang案an。最zui引yin人ren矚zhu目mu的de是shi，由you於yu在zai轉zhuan移yi模mo式shi下xia運yun行xing時shi，不bu存cun在zai反fan向xiang恢hui複fu條tiao件jian，所suo以yi采cai用yong低di成cheng本ben的de升sheng壓ya二er極ji管guan。

在 UCC28070 或其設計中集成浪湧電流限製功能，隻需將圖 3 中的浪湧電流組件添加到其中的一個相位電感上即可。
TI 的 PFC 控製器的產品係列包括 UCC28070 或 UCC28060 交錯式 PFC 控製器等器件
，這些控製器額外配置了一個功能模塊，其可同時監控 PFC 控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)。如(ru)果(guo)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)監(jian)測(ce)到(dao)存(cun)在(zai)著(zhe)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)，比(bi)如(ru)線(xian)電(dian)壓(ya)中(zhong)出(chu)現(xian)瞬(shun)時(shi)損(sun)耗(hao)
，它(ta)將(jiang)限(xian)製(zhi)柵(zha)極(ji)電(dian)路(lu)驅(qu)動(dong)輸(shu)出(chu)

，從(cong)而(er)阻(zu)止(zhi) MOSFET 開關，並關閉 SCR 柵極驅動電路的電源。這樣

，浪湧成分就會自然而然的被退回到大電流通道。

總結
dangtandaobaisejiadianyingyongdexitongjichengshi，xuduoshejirenyuandouqingxiangyudianliutongdaolujingdexuanzefangan。bufenshejirenyuanqingxiangyuzoutongguoduozhongshiyonggongnengdeshishilaijiangdixitongdefuzaxingbingnenggoujiasushangshishijiandeqijianyingyongzhilu。biru，dangtianjiamadakongzhisuanfa（如現場型控製）時
，TI 推出的C2000 數字信號控製器 (DSC) 就可以取代傳統用於動作控製的微控製器。當采用尺寸更小的電源電子器件時，可以提高效率。C2000 數字信號控製器除了能與各種PFC 拓撲結構兼容外（包括交錯式PFC），它還能同時實施所有必需的三相馬達控製功能、處理係統內部通信、提供用戶界麵以及提供所述的浪湧電流限製控製功能。所有這些功能都可在一片 C2000 數字信號處理器 (DSP) 上實現。