高功率密度工業(yè)電源的實現(xiàn)

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

　　這里采用的控制器是FAN4810，該器件包含了先進的平均電流“升壓”型功率因數(shù)校正實現(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，有利于確保不會因PFC中單個組件的故障造成不安全事件。1A的柵極驅(qū)動器又極大降低了對外部驅(qū)動器電路的需求。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PFC還帶有峰值限流、輸入電壓中斷保護功能，還有一個過壓比較器，可在發(fā)生負載突然減小事件時關(guān)斷PFC部分。時鐘輸出信號可用來同步下游的PWM級，以減少系統(tǒng)噪聲。

　　如果忽略橋式電路中死區(qū)時間效應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 MOSFET處于導通狀態(tài)時，電流從兩個方向流入，如圖4所示。MOSFET在電流流經(jīng)體二極管時導通，導致“零”電壓開關(guān)。這種方法帶來的一個額外好處是導通時產(chǎn)生的EMI較低，這是因為高dv/dt和di/dt轉(zhuǎn)換時間要短得多，而且通常沒有標準硬開關(guān)應用中不可避免的反向恢復效應。

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

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

　　為了避免Q1和Q2同時導通的風險，需要一定的死區(qū)時間。以Q1的關(guān)斷波形為例。流經(jīng)開關(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)斷步驟是無損耗的。