一個(gè)新的200kHz/200W環(huán)保型開關(guān)電源
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
（4）柵極驅(qū)動(dòng)電路
考慮到運(yùn)行頻率很高，我們采用小信號(hào)雙極型晶體管（Q6,Q7,Q10,Q11）和MOSFETs(Q8,Q9,Q12,Q13)組成的分立式高速、大電流驅(qū)動(dòng)級(jí)去驅(qū)動(dòng)PFC部分的功率管（Q1A,Q1B）以及PWM級(jí)的低端功率管（Q2A）。這就是為什么在PFCOUT／PWMOUT的原來柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出處再插入史密特觸發(fā)以及后續(xù)的分立式驅(qū)動(dòng)放大器的原因。對(duì)高端功率管（Q2B）的柵極驅(qū)動(dòng)，其信號(hào)同樣從PWMOUT輸出，通過高速光耦合器IC8（SFH6711）傳遞，并由IC9，Q14～Q17加以放大后再輸入Q2B。為獲得對(duì)Q2B的浮地供電電壓Vcctop我們?cè)赑FC扼流圈L2磁芯上多設(shè)置一個(gè)獨(dú)立繞組。
5測試結(jié)果
5．1效率
在近乎滿載和不同的輸入電壓下測試的效率見表1。
由表1可見，在輸入電壓最高時(shí)所得效率最高，而輸入電壓最低時(shí)效率最低。其原因在于輸入電壓降低時(shí)，輸入電流會(huì)升高導(dǎo)至輸入整流器，EMI濾波器，PFC扼流圈和PFC電流敏感電阻的傳導(dǎo)損耗增加。當(dāng)開關(guān)管必須通過較高的峰值電流時(shí)，在低輸入電壓條件下PFC開關(guān)管電流的有效值就會(huì)升高。再者，為了使PFC級(jí)在啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)較快的建立速度，晶體管以有效占空比兩倍的ton時(shí)間開關(guān)著，亦即晶體管的導(dǎo)通時(shí)間加長引起其電流加大從而也引起PFC級(jí)的開關(guān)損耗升高。由于PWM的供電電壓是從PFC輸出并經(jīng)過予穩(wěn)壓，故PWM級(jí)的特性與輸入交流電壓無關(guān)。
表1效率測試結(jié)果
| 輸入交流電壓/V | 輸入功率/W | 輸出功率/W | 12V繞組輸出電壓/V | 12V繞組輸出電流/A | 5V繞組輸出電壓/V | 5V繞組輸出電流/A | 效率/％ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 90 | 224 | 180.5 | 10.24 | 8.56 | 4.85 | 19.15 | 80.6 |
| 110 | 220 | 180.6 | 10.25 | 8.56 | 4.85 | 19.15 | 82.1 |
| 150 | 215 | 180.8 | 10.25 | 8.57 | 4.85 | 19.16 | 84.1 |
| 200 | 215 | 181.5 | 10.25 | 8.65 | 4.85 | 19.14 | 84.4 |
| 230 | 215 | 181.4 | 10.24 | 8.65 | 4.85 | 19.14 | 84.4 |
| 275 | 212 | 181.4 | 10.24 | 8.65 | 4.85 | 19.14 | 85.6 |
圖5傳導(dǎo)噪聲測試
(a)AV平均值檢波噪聲譜線(b)QP準(zhǔn)峰值檢波噪聲譜線
再者，由于PWM采用帶光耦合器和可變穩(wěn)壓ICTL431作為輸出穩(wěn)壓反饋電路，其負(fù)載－穩(wěn)壓調(diào)整率也是很好的，為獲得穩(wěn)定輸出電壓無須對(duì)負(fù)載大小提出額外要求。
5．2功耗的分布
最大功耗發(fā)生在滿負(fù)載和低交流輸入電壓條件下。這時(shí)的運(yùn)行點(diǎn)為：Vin=90V，Pin=224W，Pout=180.5W，功耗Ploss=43.5W
利用被測部件的溫度可估算出功耗的分布見表2。
表2功耗分布
| 功耗源 | 估算出的功率耗散值/W | |
|---|---|---|
| 序號(hào) | 名稱 | |
| 1 | EMI濾波器 | 1 |
| 2 | 輸入整流器（D1－D4） | 3.5 |
| 3 | PFC扼流圈L2 | 3 |
| 4 | 大電容C3 | 1.5 |
| 5 | PFC晶體管Q1 | 5 |
| 6 | PFC二極管D5 | 1.5 |
| 7 | 正激開關(guān)管Q2A、Q2B | 2 |
| 8 | 變壓器T1 | 5 |
| 9 | 5V整流Q19，Q21 | 3 |
| 10 | 12V整流D20，D21 | 4 |
| 11 | 輸出扼流圈L3 | 5 |
| 12 | 輸出電容C36，C37，C15，C28 | 2 |
| 13 | 控制，驅(qū)動(dòng)，及其電源電路 | 3 |
| 14 | 其它 | 4 |
| 15 | 合計(jì) | 43.5 |
為測試整機(jī)開關(guān)電源的傳導(dǎo)噪聲，我們根據(jù)CISPRPublication16,1977所規(guī)定的對(duì)EMI噪聲的測試方法，使用EMI接收機(jī)FMLK1518以及一個(gè)電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）NSLK8128進(jìn)行測試，結(jié)果如圖5所示。測試條件：Vin=230V,Pout=181.4W,整機(jī)電源放在金屬盒內(nèi)。
由圖5可見，所測出的EMI噪聲譜線均在正常限值之下。
評(píng)論