一種高效反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與性能測試
2.2 準(zhǔn)諧振DC/DC變換器
DC/DC變換器的類型有多種[7],為了保證用電安全,本設(shè)計(jì)方案選為隔離式。隔離式DC/DC變換形式又可進(jìn)一步細(xì)分為正激式、反激式、半橋式、全橋式和推挽式等。其中,半橋式、全橋式和推挽式通常用于大功率輸出場合,其激勵電路復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來較困難;而正激式和反激式電路則簡單易行,但由于反激式比正激式更適應(yīng)輸入電壓有變化的情況,且本電源系統(tǒng)中PFC輸出電壓會發(fā)生較大的變化,故本設(shè)計(jì)中的UC/UO變換采用反激方式,有利于確保輸出電壓穩(wěn)定不變。
本設(shè)計(jì)采用ONSMEI(安森美)準(zhǔn)諧振型PWM驅(qū)動芯片NCP1207,它始終保持在MOSFET漏極電壓最低時開通,改善了開通方式,減小了開通損耗。
圖3是利用NCP1207芯片設(shè)計(jì)的DC/DC反激式變換器電路,其工作原理為:PFC輸出直流電壓UO,一路直接接變壓器初級線圈L1,另一路經(jīng)電阻R3接到NCP1207高壓端8腳,使電路起振,形成軟啟動電路;NCP1207的5腳輸出驅(qū)動脈沖開通開關(guān)管VT,L1存儲能量,當(dāng)驅(qū)動關(guān)閉時,線圈L2和L3釋放能量,次級經(jīng)整流濾波后供電給負(fù)載,輔助線圈釋放能量,一部分經(jīng)整流濾波供電給VCC,形成自舉電路,另一部分經(jīng)電阻R1和R2分壓后送到NCP1207的1腳,來判斷VT軟開通時刻;光耦P1反饋來自輸出電壓的信號,經(jīng)電阻R7和電容C2組成積分電路濾波后送入NCP1207的2腳,以調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定,此為電壓反饋環(huán)節(jié)。電阻R6取樣主電流信號,經(jīng)串聯(lián)電阻R5和電容C4組成積分電路濾波后送入NCP1207的3腳,此為電流反饋環(huán)節(jié)。
2.3 同步整流管
電源系統(tǒng)采用電流驅(qū)動同步整流技術(shù)[8],基本思路是通過使用低通態(tài)電阻的MOSFET代替DC/DC變換器輸出側(cè)的整流二極管工作,以最大限度地降低整流損耗,即通過檢測流過自身的電流來獲得MOSFET驅(qū)動信號,VT1在流過正向電流時導(dǎo)通,而當(dāng)流過自身的電流為零時關(guān)斷,使反相電流不能流過VT1,故MOSFET與整流二極管一樣只能單向?qū)ā?p>選擇同步整流管主要是考慮管子的通態(tài)電流要大,通態(tài)電阻小,反向耐壓足夠大(應(yīng)按24V時變壓器次級變換反向電壓計(jì) 算),且寄生二極管反向恢復(fù)時間要短。經(jīng)對實(shí)際電路的分析計(jì)算,選用ONSEMI公司生產(chǎn)的MTY100N10E的MOSFET管,其耐壓100V,通態(tài)電流為100A,通態(tài)電阻為11MΩ,反向恢復(fù)時間為145ns,開通延遲時間和關(guān)斷延遲時間分別為48ns和186ns,能滿足系統(tǒng)工作要求。
3 降耗及降電磁污染的手段
3.1 降耗措施
(1)利用TDA4863芯片優(yōu)越性能
TDA4863的性能特點(diǎn)是:當(dāng)輸入電壓較高時,片內(nèi)APFC電路從電網(wǎng)中吸取較多的功率;反之,當(dāng)輸入電壓較低時則吸收較少的功率,這就抑制了產(chǎn)生諧波電流,使功率因數(shù)接近單位功率因數(shù);片內(nèi)還包含有源濾波電路,能濾除因輸出電壓脈動而產(chǎn)生的諧波電流;芯片的微電流工作條件也降低了元器件的損耗。
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