一種綠色模式開(kāi)關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
降低開(kāi)關(guān)電源功耗的主要途徑是降低開(kāi)關(guān)損耗和控制電路功耗。減少控制電路功耗可通過(guò)選擇功耗低、功能強(qiáng)、所需外部元件少的控制芯片及簡(jiǎn)化外部控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里主要討論降低開(kāi)關(guān)損耗的措施。許多電子產(chǎn)品在使用中常處于輕載或待機(jī)狀態(tài)，而開(kāi)關(guān)電源中功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率都很高，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作在輕載或待機(jī)狀態(tài)下時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗成為主要損耗，相對(duì)損耗大大增加，效率降低。降低輕載損耗的有效方法是在輕載狀態(tài)下降低開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率，從而使輕載效率保持與滿(mǎn)載時(shí)相同。圖1中，隔離變換控制電路采用準(zhǔn)諧振電源控制器FA5531P及外圍元件構(gòu)成。FA5531P的開(kāi)關(guān)頻率不是由他激振蕩器決定的固定開(kāi)關(guān)頻率，而是由自激振蕩決定。芯片在正常負(fù)載時(shí)保持固定頻率的準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)狀態(tài)，輕載時(shí)自動(dòng)降低開(kāi)關(guān)頻率以減少空載損耗，最低開(kāi)關(guān)頻率可降至1KHz，F(xiàn)A5531P開(kāi)關(guān)頻率與輸出功率關(guān)系如圖3所示。FA5531P的另一個(gè)特點(diǎn)是具有內(nèi)部啟動(dòng)電路，從而也降低了待機(jī)功耗。FA5531P自身功耗很低，工作電流僅1．5mA，集成度高，只需極少的外部元件。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/181006.htm
開(kāi)關(guān)器件的寄生電容是引起開(kāi)關(guān)損耗的重要因素。功率MOSFET的阻斷電壓較大，開(kāi)通過(guò)程中，因寄生電容的存在而引入的損耗也大。因此設(shè)計(jì)了谷底檢測(cè)電路探測(cè)功率開(kāi)關(guān)管的電壓谷底，以控制開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，減小寄生電容引入的損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
整流采用同步整流技術(shù)，與快恢復(fù)二極管整流比較，同步整流采用通態(tài)電阻極低的專(zhuān)用功率MOSFET，同步控制功率MOSFET零電壓開(kāi)通，不但功耗低，還可降低噪音。由于電流越小功率MOSFET導(dǎo)通壓降越低，這一特性對(duì)于改善輕載效率尤為有效。同步整流控制采用同步整流控制器TEA1761控制，采用在零電流時(shí)自動(dòng)關(guān)斷外部功率開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，減少了開(kāi)關(guān)損耗，不需要另外的待機(jī)模式就可在控制運(yùn)行時(shí)保持高效率。TEA1761具有高精度內(nèi)部參考電壓，內(nèi)部集成了輸出電壓和輸出電流調(diào)節(jié)電路，可以方便地對(duì)輸出電壓或輸出電流進(jìn)行反饋控制。作為一款綠色芯片，TEA1761不但自身功耗低(最大功耗不超過(guò)0．5W)，而且從空載到滿(mǎn)載都具有高的變換效率。
2 開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)
2．1 功率因數(shù)校正電路
功率因數(shù)校正電路原理如圖4所示。電路中，電感L、功率MOS開(kāi)關(guān)管Vo、二極管Do和電容Co組成Boost變換器。電阻分壓器RAc1和RAc2對(duì)輸入電壓波形取樣，獲得輸入電壓前饋信號(hào)，作為控制芯片UCC38050內(nèi)部乘法器的一個(gè)輸入，與電源反饋信號(hào)一起生成電感電流參考信號(hào)。電阻Rzc將電感電流過(guò)零信號(hào)輸入芯片，以控制開(kāi)關(guān)管零電流開(kāi)通。電阻Rs1檢測(cè)開(kāi)關(guān)管電流，輸出電壓經(jīng)Ro1和Ro2分壓后反饋給芯片。這些信號(hào)輸入芯片后，經(jīng)過(guò)UCC38050內(nèi)部運(yùn)算與控制，形成PWM控制信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)管通斷，使電流波形跟蹤電壓波形，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。UCC38050構(gòu)原理見(jiàn)文獻(xiàn)。
評(píng)論