高功率密度工業(yè)電源的實(shí)現(xiàn)

　　輸入整流器(圖2中沒(méi)有EMI濾波器)產(chǎn)生的輸入電壓被饋入到PFC電感中，此時(shí)后者的次級(jí)線圈為PFC控制IC提供供電電壓。電感前面的電阻/電容網(wǎng)絡(luò)可對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣。電感之后是帶柵極保護(hù)電路的電源開(kāi)關(guān)，PFC整流器為StealthTM 二極管。接下來(lái)使用一個(gè)電阻分壓器來(lái)感測(cè)和調(diào)節(jié)PFC級(jí)的輸出電壓，反饋回路至此結(jié)束。總線電容也如圖2所示，而二極管D1是一個(gè)額外的保護(hù)器件。

　　這里采用的控制器是FAN4810，該器件包含了先進(jìn)的平均電流“升壓”型功率因數(shù)校正實(shí)現(xiàn)電路，電源因此能夠完全滿足 IEC1000-3-2規(guī)范的要求。它還包含了TriFault Detect功能，有利于確保不會(huì)因PFC中單個(gè)組件的故障造成不安全事件。1A的柵極驅(qū)動(dòng)器又極大降低了對(duì)外部驅(qū)動(dòng)器電路的需求。此外，它的功率要求很低，既提高了效率也降低了組件成本。該P(yáng)FC還帶有峰值限流、輸入電壓中斷保護(hù)功能，還有一個(gè)過(guò)壓比較器，可在發(fā)生負(fù)載突然減小事件時(shí)關(guān)斷PFC部分。時(shí)鐘輸出信號(hào)可用來(lái)同步下游的PWM級(jí)，以減少系統(tǒng)噪聲。

　　如果忽略橋式電路中死區(qū)時(shí)間效應(yīng)以及更高階諧波的出現(xiàn)，那么流入諧振網(wǎng)絡(luò)的電流可近似表示為正弦波。由于流入諧振電路的電流滯后于電壓基波，當(dāng) MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流從兩個(gè)方向流入，如圖4所示。MOSFET在電流流經(jīng)體二極管時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致“零”電壓開(kāi)關(guān)。這種方法帶來(lái)的一個(gè)額外好處是導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的EMI較低，這是因?yàn)楦遜v/dt和di/dt轉(zhuǎn)換時(shí)間要短得多，而且通常沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用中不可避免的反向恢復(fù)效應(yīng)。

　　由于諧振電路的輸出是周期性的，因此需要對(duì)之進(jìn)行整流。這可以采用如圖4所示的全波整流器或一個(gè)帶中心抽頭(centre-tap)的整流器來(lái)完成。

　　最后，AC-DC電源中的諧振網(wǎng)絡(luò)基本上都會(huì)采用一個(gè)變壓器。該變壓器執(zhí)行兩項(xiàng)任務(wù)：其一是提供初級(jí)端和次級(jí)端之間必需的安全隔離;其二是通過(guò)它的匝數(shù)比控制電源的總體電壓轉(zhuǎn)換比率。

　　為了避免Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)，需要一定的死區(qū)時(shí)間。以Q1的關(guān)斷波形為例。流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流很大，接近峰值電流。關(guān)斷期間的電壓擺幅為滿總線電壓，因此關(guān)斷步驟是無(wú)損耗的。