一種高效率AC/DC變換器的實(shí)現(xiàn)方案

　　2 高效實(shí)現(xiàn)方案的思路與分析

　　提高效率可以采用軟開關(guān)、同步整流器等技術(shù)（電率將復(fù)雜化、成本將提高），即使如此，開關(guān)管的導(dǎo)通損耗很難進(jìn)一步減小，常規(guī)技術(shù)的功率變換很難做得非常高，整機(jī)效率達(dá)到90％以上也不是容易的事。而且將來的開關(guān)電源必須符合有關(guān)功率因數(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此一般需要加PFC。因此作者提出一種基于常規(guī)技術(shù)使效率超過93％的開關(guān)電源的解決方案。并完成樣機(jī)及測(cè)試。

　　2.1 解決方案的思路

　　在效率方面，非穩(wěn)壓高于穩(wěn)壓、非隔離型高于隔離型、窄電壓范同高于寬電壓范圍，因此高效解決方案可以考慮如下方案：PFC+非穩(wěn)壓半橋變換器+肖特基整流二極管。原理框圖如圖1。這是采用最常規(guī)的技術(shù)同時(shí)獲得到最高的效率的實(shí)現(xiàn)方案。

　　2.2 臨界電流型PFC

　　考慮電磁干擾及二極管的反向恢復(fù)造成的損耗等因素，小功率PFC宜采用臨界電流型控制方式，本級(jí)可以采用MC33368或KA7524或其它適用于小功率輸出的PFC控制IC。PFC除設(shè)置輸出反饋以穩(wěn)定輸出電壓外，設(shè)置PFC輸出電壓反饋防止輸出反饋開路。正常工作時(shí)，僅輸出反饋起作用，通過調(diào)節(jié)PFC輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓。

　　當(dāng)PFC的輸出電壓為400V時(shí)，輸出紋波電壓分別為1％、3％所需的濾波電容器約為：1.2μF/W和0.4μF/W，在通常的濾波電容的選擇容量范圍內(nèi)。因此，經(jīng)過PFC的預(yù)穩(wěn)定的作用，其輸出電壓的穩(wěn)定程度基本符合應(yīng)用要求，后面的可以僅完成隔離作用即可。
　　2.3 非穩(wěn)壓半橋變換器的零電壓開關(guān)

　　由于PFC級(jí)具備穩(wěn)壓功能，故隔離級(jí)采用非穩(wěn)壓半橋變換器，以盡可能地提高整機(jī)效率，主回路如圖2(a)。非穩(wěn)壓半橋變換器的兩開關(guān)管分別可以工作在近50％占空比，這時(shí)不僅開關(guān)管的利用率最高，而且實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān)。變換器的最小死區(qū)時(shí)間僅受開關(guān)管的關(guān)斷延遲的限制。當(dāng)非穩(wěn)壓半橋變換器工作在這種狀態(tài)下，Q2導(dǎo)通期間電流流向如圖2(b)。當(dāng)Q2由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，變壓器的漏感電流不能躍變，由于Q2的關(guān)斷，變壓器的漏感電流分別對(duì)Q2、Q3的源/漏寄生電容充/放電，使A點(diǎn)電壓由電源電壓的高電位轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢?，使與Q3反并聯(lián)的二極管D3導(dǎo)通，提供變壓器的漏感電流通路，形成了事實(shí)上的零電壓關(guān)斷，如圖2(c)。當(dāng)變壓器的漏感電流降到零前，使Q3導(dǎo)通（由于死區(qū)時(shí)間不到1μs，很容易滿足），使Q3在“零電壓”導(dǎo)通，如圖2(d)。Q3關(guān)斷、Q2導(dǎo)通的過程與上述描述相同，不再贅述，從而實(shí)現(xiàn)了“零電壓”開關(guān)，使開關(guān)管的損耗幾乎僅為導(dǎo)通損耗。本文的應(yīng)用實(shí)例中，Q2、Q3選用IRFR320結(jié)溫為100℃時(shí)的導(dǎo)通電阻為3Ω，滿載時(shí)的工作電流約為300mA，導(dǎo)通壓降為lV，占電源電壓的0.25％。這樣半橋的兩個(gè)開關(guān)管的損耗可以小于整機(jī)輸入功率的1％。隔離變壓器由于工作在特定的工作狀態(tài)，因而，其效率也非常高，大約為整機(jī)輸入功率的1％。