尽管前端交流-直流变换器在效率、密度和法规方面发生了显著变化，但功率因数问题仍然困扰着这些电源的用户。无功负载引起的失相线路电流对交流输入市电产生影响，而由于功率因数较低而回注到交流线路的谐波是最令人不安的后果。
这个问题似乎在开关型交流-直流变换器中变得更加普遍，这在今天的电子设备中是如此普遍。这些变流器中的标准桥式整流/滞留电容方案存在一个困境，即从交流电源线以非正弦形式抽取电流，进一步加剧了谐波失真问题。
由于前端部分作为一个峰值检测器，只有当瞬时交流电压超过电容器上的电压时，电流才会流向电容充电。单相离线电源在半周期持续时间的一小部分内绘制电流脉冲。在这些电流峰值之间，负载吸收储存在停留电容器中的能量。典型脉冲电流波形的谐波含量会产生无效的附加均方根电流，影响市电的实际可用功率。
会议要求
因此，在欧洲有更严格的规定，以限制谐波失真允许在交流市电线路。一个著名的电磁兼容性(EMC)指令EN61000-3-2被引入，以限制从电子设备返回到市电的反射谐波。适用于所有大于75w的电子系统。
尽管改进一直在逐步进行，但现代交流-直流前端解决方案继续采用boost变换器拓扑，并采用全桥二极管整流。虽然这种方法解决了ac-dc前端的功率因数限制，达到0.9以上，但当输入电压范围较宽时，在电磁干扰(EMI)、热管理和功率组件方面存在许多缺点。
为了实现性能上的飞跃，交流前端在功率密度、转换效率和灵活性方面面临着许多挑战。随着能量水平的提高，这个问题似乎变得更加棘手。由于有源功率因数校正(PFC)增加了器件，会降低功率密度、效率和可靠性。
提高功率密度意味着热挑战，这意味着转换效率必须进一步提高。因此，在85v ac到264v ac的通用范围内，将整体性能提高到高可靠性和符合谐波、EMI和安全特低电压(SELV)输出规则的新水平是一项艰巨的任务。
DC-ZVS的作用
为了在下一代交流前端电源中克服这些挑战，并实现密度、热管理和可伸缩性之间的最佳平衡，需要为该应用程序优化拓扑。Vicor的产品采用了双钳零电压开关变换器(DC-ZVS)的专利拓扑结构和自适应输入单元技术，该技术由两个动态配置(并根据需要自动切换)的DC_ZVS单元组成，可以串联或并联，以有效地处理输入电压的巨大变化。
双钳位转换器包括与非常规钳位和存储元件的隔离，并在实现时使用ZVS开关操作所有开关。这使得切换频率在兆赫范围内效率高于95%。自适应单元特性允许变换器在通用输入范围内以相同的峰值效率工作。
加上先进封装技术的发展，这种方法将有助于提高功率密度棒，同时有效地提供显著的热性能改善。
架构、拓扑和高级封装的独特结合，可以在非常薄的外形下提供无与伦比的功率密度。它为系统架构师提供了更大的灵活性和可伸缩性，以便为竞争优势添加不同的功能。
例如，滤波器可以嵌入到封装中，以满足EN55022 B级标准等EMI法规，以及符合EN61000-4-5的线路浪涌保护。换句话说，一个新的交流前端解决方案可以提高功率密度，效率和灵活性棒，同时符合所有必要的监管规范。
为了更好的区分，一个优化的控制器IC将包括接口，允许交流-直流前端与系统主控制器通信。此外，这样的控制器可以设计成包含允许并行操作的特性，例如N+1冗余或三相操作。
由于交直流前端的输出可以在SELV输出的要求内，它本质上实现了一个完整的隔离解决方案，从宽输入的交流市电到低直流输出的几个新的铃声和哨声。从本质上讲，它可以被视为交流模块，可以进一步结合模块化dc-dc转换器模块阵列，以实现具有无与伦比的功率密度、效率和可伸缩性组合的墙插到负载点(POL)解决方案。
简而言之，架构、拓扑结构和先进封装的最佳组合可以克服这些挑战，并提供功率因数校正的交直流前端解决方案，有望在功率密度、转换效率和灵活性方面引发新的趋势，同时满足并超过总谐波失真、EMI、SELV输出要求。
