200W開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)設(shè)計(jì)方案

1. 導(dǎo)言

　　新的功率在200W-500W 的交流電源設(shè)計(jì)，越來(lái)越需要功率因素校正(PFC)，以在減少電源線上的能源浪費(fèi)，并增加最多來(lái)自電源插座的功率。 這篇文章描述了一個(gè)用於液晶電視的200W 電源的設(shè)計(jì)與構(gòu)造，所以提到了很多注意事項(xiàng)，以達(dá)到高效率，待機(jī)功率低於1W，外形小巧尤其是高度為25mm ，無(wú)風(fēng)扇的簡(jiǎn)單冷卻，低成本。這些特徵對(duì)於將要應(yīng)用的場(chǎng)合是不可或缺的。

　　2. 電路描述和設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)指標(biāo)如下∶

　　交流輸入電壓∶85-265VRMS·功率因素∶

　　> 0.95·總輸出功率∶200W·

　　三個(gè)直流輸出∶5V/0.3A12V/5A24V/6A電源分為兩個(gè)單元。

　　第一電源集成一個(gè)功率因素校正電路，內(nèi)置在FAN4800 PFC/PWM(脈寬調(diào)制)二合一控制器周圍，產(chǎn)生一個(gè)24V/6A 和12V/5A 的輸出。這個(gè)器件包含一個(gè)平均電流模式PFC 控制器和一個(gè)能夠在電壓和電流模式下工作的PWM控制器。在描述的這項(xiàng)應(yīng)用中，PWM工作在電流模式，控制一個(gè)雙管正激變換器。這種變換器能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)壓的24V 輸出。12V輸出則由一個(gè)采用MC34063A PWM控制器的Buck 變換器產(chǎn)生。這個(gè)附加模塊改善了12V輸出校正，減少交叉調(diào)節(jié)問(wèn)題，這對(duì)於多重輸出正激變換器總是一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)負(fù)載大范圍變化時(shí)。附加變換器成本不是很高，如果與一個(gè)雙管輸出變換器的更復(fù)雜、更大的耦合電感相比。

　　第二電源是一個(gè)基於飛兆半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)(FPS)的Flyback 變換器，它給FAN4800提供電源和5V 輸出。這個(gè)電源工作在待機(jī)模式下，它的無(wú)負(fù)載功耗低於500mW。因此，即使對(duì)於省電模式下小負(fù)載情況，也有可能滿足1W待機(jī)功耗的限制。

　　為了簡(jiǎn)潔，設(shè)計(jì)計(jì)算和電路圖將在每個(gè)模組中單獨(dú)給出。最終完成的示意圖和布局，可在附錄中查到。

　　3. 功率因素校正

　　本節(jié)回顧了功率因素校正電路的電源選擇。用來(lái)設(shè)立乘法器的工作點(diǎn)和差動(dòng)放大器的增益和頻率補(bǔ)償?shù)牡凸β什考?/p>

　　設(shè)計(jì)在[1]中給出。

　　3.1 整流器

　　由於主電源用來(lái)提供一個(gè)200W的輸出功率，即總輸入功率。假設(shè)PFC的效率為90%，正激變換器效率為90%，其中輸出功率為∶

　　考慮到最大輸入電壓為85VRMS，最大輸入電流為∶

　　電磁干擾濾波器的常見(jiàn)共模扼流圈，必須承受這部分電流，同時(shí)具有約10mH 高電感。市場(chǎng)上有一些扼流圈，具有高電流，高電感和小尺寸的特徵，來(lái)自EPCOS 和TDK。扼流圈的實(shí)際值和類型由電磁干擾測(cè)試確定，依賴於工作條件，也許與本文提出的濾波器有所不同。

　　與輸出串聯(lián)的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)限制了浪涌電流，但并非電源工作所真正需要的。

　　整流器根據(jù)IIn,RMS選定，但注意到高額定電流二極管通常在某一電流下具有更低的電壓降，使用一個(gè)額定電流略高的整流橋是有利的。對(duì)於實(shí)際設(shè)計(jì)，選擇一個(gè)6A/800V橋GBU6K。

　　整流器功耗是可以預(yù)計(jì)的，通過(guò)一個(gè)恒定正向電壓下已知的近似二極管正向特性乘以一個(gè)串聯(lián)電阻。正向電壓VF 和串聯(lián)電阻Rs 必須從規(guī)格說(shuō)明書(shū)中查，對(duì)於GBU6K 分別是0.8V和0.03Ω。功耗方程變成∶

　　如果我們假設(shè)一個(gè)絕對(duì)的最高結(jié)溫度TJ 為150℃，最高室溫為50℃，然後BR1 散熱器的熱大熱阻(與空氣之間)應(yīng)為

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