一種綠色模式開關(guān)電源的研究與設(shè)計
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降低開關(guān)電源功耗的主要途徑是降低開關(guān)損耗和控制電路功耗。減少控制電路功耗可通過選擇功耗低、功能強(qiáng)、所需外部元件少的控制芯片及簡化外部控制電路來實現(xiàn)。這里主要討論降低開關(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)，而開關(guān)電源中功率開關(guān)管的開關(guān)頻率都很高，當(dāng)開關(guān)電源工作在輕載或待機(jī)狀態(tài)下時，開關(guān)損耗成為主要損耗，相對損耗大大增加，效率降低。降低輕載損耗的有效方法是在輕載狀態(tài)下降低開關(guān)電源的開關(guān)頻率，從而使輕載效率保持與滿載時相同。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的開關(guān)頻率不是由他激振蕩器決定的固定開關(guān)頻率，而是由自激振蕩決定。芯片在正常負(fù)載時保持固定頻率的準(zhǔn)諧振開關(guān)狀態(tài)，輕載時自動降低開關(guān)頻率以減少空載損耗，最低開關(guān)頻率可降至1KHz，F(xiàn)A5531P開關(guān)頻率與輸出功率關(guān)系如圖3所示。FA5531P的另一個特點是具有內(nèi)部啟動電路，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
開關(guān)器件的寄生電容是引起開關(guān)損耗的重要因素。功率MOSFET的阻斷電壓較大，開通過程中，因寄生電容的存在而引入的損耗也大。因此設(shè)計了谷底檢測電路探測功率開關(guān)管的電壓谷底，以控制開關(guān)管的零電壓開通，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)電阻極低的專用功率MOSFET，同步控制功率MOSFET零電壓開通，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，采用在零電流時自動關(guān)斷外部功率開關(guān)的軟開關(guān)技術(shù)，減少了開關(guān)損耗，不需要另外的待機(jī)模式就可在控制運行時保持高效率。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0．5W)，而且從空載到滿載都具有高的變換效率。
2 開關(guān)電源電路設(shè)計
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對輸入電壓波形取樣，獲得輸入電壓前饋信號，作為控制芯片UCC38050內(nèi)部乘法器的一個輸入，與電源反饋信號一起生成電感電流參考信號。電阻Rzc將電感電流過零信號輸入芯片，以控制開關(guān)管零電流開通。電阻Rs1檢測開關(guān)管電流，輸出電壓經(jīng)Ro1和Ro2分壓后反饋給芯片。這些信號輸入芯片后，經(jīng)過UCC38050內(nèi)部運算與控制，形成PWM控制信號，控制開關(guān)管通斷，使電流波形跟蹤電壓波形，實現(xiàn)功率因數(shù)校正。UCC38050構(gòu)原理見文獻(xiàn)。
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