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高功率密度的工业电源的实现(2)

高功率密度的工业电源的实现(2)

点击数:7472 次   录入时间:03-04 11:56:25   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
转换器拓扑的选择对效率和辐射EMI都至关重要,因为功率开关越倾向于硬开关,产生的dI/dt和dV/dt就很大,同时电流和电压就越高,这会导致开关频率谐波的大量产生。在各种拓扑中,谐振或准谐振拓扑都颇具优势但较难设计,尤其是谐振拓扑,很难在宽泛的负载范围上实现。下文中描述的LLC拓扑具有在宽负载范围内有限的开关频率变化以及软开关,很容易解决这一问题。
  
PWM级也是所有必须保护功能的核心所在。在电流模式转换器的情况下,逐周期限流器可保护电源免受大部分输出问题的伤害,这些问题通常与热关断有关。
  
同步整流级(SR)把变压器产生的交流电压转换回直流电压。由于电压很低,电流往往相当高,故整流器的传导损耗必须最小化。若采用硅PN结二极管可以获得0.7V的正向电压,则采用肖特基二极管可达到0.4V。要获得更低的电压级就需采用MOSFET,这时电压级由导通阻抗RDS(ON)和输出电流决定,且比前两种情况要低得多。但因为MOSFET是有源器件,故需要一个适当的栅极驱动信号来完成,如果设计良好,这一级的功耗可大幅度减小,从而进一步提高效率。此外,利用先进的低电感封装技术,设计还可以非常紧凑耐用。
  
连续传导模式(CCM)功率因数校正
  
输入整流器(图2中没有EMI滤波器)产生的输入电压被馈入到PFC电感中,此时后者的次级线圈为PFC控制IC提供供电电压。电感前面的电阻/电容网络可对输入电压进行采样。电感之后是带栅极保护电路的电源开关,PFC整流器为StealthTM二极管。接下来使用一个电阻分压器来感测和调节PFC级的输出电压,反馈回路至此结束。总线电容也如图2所示,而二极管D1是一个额外的保护器件。


图2PFC级的原理示意图
  
这里采用的控制器是FAN4810,该器件包含了先进的平均电流“升压”型功率因数校正实现电路,电源因此能够完全满足IEC1000-3-2规范的要求。它还包含了TriFaultDetect功能,有利于确保不会因PFC中单个组件的故障造成不安全事件。1A的栅极驱动器又极大降低了对外部驱动器电路的需求。此外,它的功率要求很低,既提高了效率也降低了组件成本。该PFC还带有峰值限流、输入电压中断保护功能,还有一个过压比较器,可在发生负载突然减小事件时关断PFC部分。时钟输出信号可用来同步下游的PWM级,以减少系统噪声。
  
图3中,绿色曲线的较厚区域代表电流纹波,PFCIC在峰值输入电压下消耗电流较多,过零时没有电流。粉色曲线代表整流器输入电压,蓝色曲线为输出电压。


图3CCMPFC的行为

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