反激同步整流设计.docxVIP

由于传统开关电源存在对电网造成谐波污染以及工作效率低等问题， 因此目前国 内外各类开关电源研究机构正努力寻求运用各种高新技术改善电源性能 ［1］。其 中，在开关电源设计中通过功率因数校正 PFC(Power Factor Correctio n) 技术 降低电磁污染及利用同步整流技术提高效率的研发途径尤其受到重视。 参考文献 ［2-3］专题研讨了有源功率因数校正(APFC)技术;参考文献［4］综述了单相并联式 技术的必威体育精装版发展；参考文献［5-6］分别优化设计了带负载电流反馈、并联式 PFC 芯片的AC/DC变换器和升压式PFC变换器，但所设计的电源效率及功率因数分别 在85呀口 90鸠下，其性能还有待进一步提高。 本文设计并制作了一种高效低电磁污染的开关电源样机。测试结果表明，该 电源具有优良的动态性能、较高的功率因数和工作效率，且控制简单，故具有一 定的实际应用价值。 1开关电源设计方案 开关电源的结构如图1所示，它主要由220V交流电压整流及滤波电路、功 率因数校正电路、DC/DC变换器三大部分组成。 图1 i电海组成梅图 220V交流电经整流供给功率因数校正电路，采用 Boost型PFC来提高电源 的输入功率因数，同时降低了谐波电流，从而减小了谐波污染。 PFC的输出为一 直流电压UC通过DC/DC变换可将该电压变换成所要求的两输出直流电压 Uo1(12V)和 Uo2(24V)。 从图中可以看出，本电源系统设计的关键是在整流滤波器和 DC/DC变换器之 间加入了功率因数校正电路，使输入电流受输入电压严格控制，以实现更高的功 率因数。同时设计中还采用同步整流技术以减少整流损耗， 提高DC/DC变换效率。 选用反激式准谐振DC/DC变换器，既能增强对输入电压变化的适应能力， 又可以 降低工作损耗。 为保证开关电源的性能，电源实际制作时还附加了一些电路： ⑴ 保护电路。 防止负载本身的过压、过流或短路;(2)软启动控制电路。它能保证电源稳定、可 靠且有序地工作，防止启动时电压电流过冲；（3）浪涌吸收电路。防止因浪涌电压 电流而引起输出纹波峰-峰值过高及高频辐射和高次谐波的产生。 2开关电源主要器件选择 2.1 APFC芯片及控制方案 电源中功率因数校正电路以lnfineon（英飞凌）公司生产的TDA4863芯片为 核心，电路如图2所示。开关管VT1选用增强型MOSFET具体控制方案为：从 负载侧A点反馈取样，引入双闭环电压串联负反馈，以稳定DC/DC变换器的输入 电压和整个系统的输出电压。 VDh 阳2 IFFC电曄 2.2准谐振DC/DC变换器 DC/DC变换器的类型有多种［7］，为了保证用电安全，本设计方案选为隔离 式。隔离式DC/DC变换形式又可进一步细分为正激式、反激式、半桥式、全桥式 和推挽式等。其中，半桥式、全桥式和推挽式通常用于大功率输出场合，其激励 电路复杂，实现起来较困难；而正激式和反激式电路则简单易行，但由于反激式 比正激式更适应输入电压有变化的情况， 且本电源系统中PFC输出电压会发生较 大的变化，故本设计中的UC/UC变换采用反激方式，有利于确保输出电压稳定不 变。 本设计采用ONSME安森美）准谐振型PW驱动芯片NCP1207它始终保持在 MOSFE漏极电压最低时开通，改善了开通方式，减小了开通损耗。 图3是利用NCP1207芯片设计的DC/DC反激式变换器电路，其工作原理为： PFC输出直流电压UO 一路直接接变压器初级线圈L1,另一路经电阻R3接到 NCP1207高压端8脚，使电路起振，形成软启动电路;NCP1207的 5脚输出驱动脉 冲开通开关管VT，L1存储能量，当驱动关闭时，线圈L2和L3释放能量，次级 经整流滤波后供电给负载，辅助线圈释放能量，一部分经整流滤波供电给 vcc 形成自举电路，另一部分经电阻 R1和R2分压后送到NCP1207I勺1脚，来判断 VT软开通时刻；光耦P1反馈来自输出电压的信号，经电阻 R7和电容C2组成积 分电路滤波后送入NCP1207勺2脚，以调节输出电压的稳定，此为电压反馈环节。 电阻R6取样主电流信号，经串联电阻 R5和电容C4组成积分电路滤波后送入 NCP1207勺3脚，此为电流反馈环节。 图3 图3 DGIX：吏魏霧 “二童却主豪*d* 蚤剩虫 —0 0 … 2.3同步整流管 电源系统采用电流驱动同步整流技术［8］，基本思路是通过使用低通态电阻 的MOSFE代替DC/DC变换器输出侧的整流二极管工作，以最大限度地降低整流 损耗，即通过检测流过自身的电流来获得 MOSFE驱动信号，VT1在流过正向电 流时导通，而当流过自身的电流为零时关断，使反相电流不能流过 VT1,故MOSFET 与整流二极管一样只能单向导通。 选择同步整流管主要是考虑管子的通态电流要大