【正文】 自舉 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路上。 我們液晶電視功率單位的設(shè)計(jì)要求如下： 第 5 頁 共 51 頁 功能 最小值 最大值 單位 輸入電壓 90 265 Vac 輸出電 壓 1 — 12 Vdc 輸出電流 1 0 3 A 輸出電壓 2 — 24 Vdc 輸出電流 2 0 6 A 輸出電壓 3 — 30 Vdc 輸出電流 3 0 1 A 待機(jī)輸出電壓 — 5 Vdc 待機(jī)輸出電流 0 A 總輸出功率 0 W 總的在 無負(fù)載消耗輸出 — 1 W 2 開關(guān)電源電磁干擾濾波器 電磁干擾 EMI的結(jié)構(gòu) 和特點(diǎn) 開關(guān)電源由于功耗小效率高，體積小，重量輕，穩(wěn)壓范圍廣，電路形式靈活等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信等各類電子設(shè) 備。這些干擾經(jīng)傳導(dǎo)和輻射對(duì)其他電子設(shè)備造成干擾。在國際上若干個(gè)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)電磁干擾 EMI發(fā)射量飛 （ dB μ V) 值均有嚴(yán)格規(guī)定。實(shí)際干擾多是這前、后兩類干擾不同比例的組合波。在開關(guān)電源中常用的 EMI 濾波器的結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。而差模干擾電流 1I 和 39。所以 , 金屬外殼的濾波器要直接和設(shè)備機(jī)殼 連接。 3 開關(guān)電源功率因數(shù)校正技術(shù) NCP1605芯片的介紹 NCP1605 是能夠采用固定非連續(xù)導(dǎo)電模式（ DCM）或臨界導(dǎo)電模式（ CRM）工作的增強(qiáng)型高壓、高能效待機(jī)模式功率因數(shù)控制器。 有源 PFC 電路由有源開關(guān)、電感 L 及控制電路組成 , 工作原理是 : 在輸入交流零點(diǎn)處 , 有源開關(guān)開通 , 電感 L 有儲(chǔ)能電流 , 1～ 2ms 后有源開關(guān)關(guān)斷 , 電流從電感 L 傳輸?shù)秸鳛V波電路 ,鋸齒波信號(hào)由零交叉信號(hào)同步 , PWM 將誤差信號(hào)與斜坡信號(hào)比較后驅(qū)動(dòng)有源開關(guān) , 誤差信號(hào)正比于交流電壓有效值和輸出電壓 , 調(diào)節(jié)有源開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 , 維持輸入交流電壓幅值和直流輸出電壓間最佳關(guān)系 , 從而改善輸入電流波形。 高頻有源 PFC 技術(shù) 根據(jù)不同的控制電路 ,高頻有源 PFC 電路可分為 : 峰值電流控制技術(shù)、平均電流控制技術(shù)、電荷控制技術(shù)等。當(dāng)交流電網(wǎng)電壓從零變至最小值時(shí) , 占空比也由最大值 (通常為 0. 95) 變至最小值 (峰值電壓附近 ) ,因此可能產(chǎn)生諧波振蕩現(xiàn)象。 (三 ) 電荷控制技術(shù) 電荷控制技術(shù)不屬于高頻有源 PFC , 它是最近提出的一種新型控制技術(shù)。 1cos? 越小，則設(shè)備的無功功率越大，設(shè)備利用率越低，導(dǎo)線和變壓器繞組的損耗越大； ? 越小，表示設(shè)備輸 入電流諧波分量越大，將造成電流波形畸變，對(duì)電網(wǎng)造成污染，使功率因素降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電子設(shè)備損壞。 表 31 常見相控整流電路基波電壓和基波電流的位移因素 電路形式 單相電路 三相電路 12 相電路 基波電壓和諧波電流的位移因素 功率因 數(shù) 降低的主要原因是基波電壓和基波電流位移因素 1cos? 的影響，即受可控硅控制角 ? 影響，使電流滯后于電壓， 1cos? 1。 諧波電流對(duì)電網(wǎng)的危害 脈沖狀的輸入電流中含又大量諧波，因此在 AC/DC 整流輸入端需加濾波電路，從而增加了電路的體積和成本。 功率因數(shù)校正電路分為有源和無源兩類。 (b) 升／降壓式 須用二個(gè)功率開關(guān)管，有一個(gè)功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)浮動(dòng)，電路復(fù)雜，較少采用。 控 制LS WV o u tC o u tDC i nV i n+++ 圖 32 升壓式變換器 Boost 變換器又稱為升壓變換器、并聯(lián)開關(guān)電路、三端開關(guān)型升壓穩(wěn)壓器。由于 VL+ Vs 向負(fù)載 R 供電時(shí)， V0高于 Vs，故稱其為升壓變換器。 DCM 采用跟隨器方法具有電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，似存在以下缺點(diǎn)： PF 和輸入電壓 Vin 與輸出電壓 V0 的比值有關(guān)，即當(dāng) Vin 變化吋，PF值也將發(fā)生變化，同時(shí)輸入電流波形隨 Vin/V0 的值的加大而使 THD變大；開關(guān) 管的峰值電流大 (在相同容量情況下， DCM 中通過開關(guān)器件的峰值電流為 CCM 的 2 倍 )，從而導(dǎo)致開關(guān)管損耗增加。圖 34（ b）為工頻半周期內(nèi)，在高頻 PWM 開關(guān)作用下的輸入電流波形。 V A C~i iP W M 誤 差放 大 器T ri 0i 1V D CV 0 (a)反激功率因數(shù)校正電路原理圖 第 16 頁 共 51 頁 圖 34（ b） 輸入電流波形 等效輸入電阻 eR 一個(gè)開關(guān)周期 sT 內(nèi)，變壓器原，副邊電流 1i ， 0i 呈三角波，如圖 36 所示。 圖 36 電流 i1， i0 的波形 平均輸出電流和輸出功率 ? ??? STpspav g iDTsDiTsdtiTsTsi 0 39。 面向各種多樣化的電源應(yīng)用設(shè)計(jì)， NCP1396 提供有兩種型號(hào)選擇： A 和 B。 近年來，液晶電視 (LCD TV)和等離子電視 (PDP TV)市場(chǎng)迅速增長 ?？偟膩砜?，半橋 LLC 串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器是適用于中、高輸出電壓轉(zhuǎn)換器的高性價(jià)比、高能效和 EMI 性能優(yōu)異的解決方案。 顧名思義，半橋 LLC 轉(zhuǎn)換器中包含 2個(gè)電感 (勵(lì)磁電感 Lm 和串聯(lián)的諧振電感 Ls)。此外，變壓器繞組的冷卻條件更好，且初級(jí)和次級(jí)繞組之間可以方便地實(shí)現(xiàn)絕緣?？偟膩砜?， LLC 轉(zhuǎn)換器工作在 5 種不同的工作狀態(tài)，分別是： a) 在 Fs 和Fmin 之間； b)直接諧振在 Fs； c)高于 Fs； d)在 Fs 和 Fmin 之間 過載； e)低于 Fmin。 這在一次側(cè)的慣性前進(jìn)而不涉及能量轉(zhuǎn)換，初級(jí)側(cè)電流 IP 是磁化電流和二次側(cè)電流的總和，涉及到原來的。由于整流在二次側(cè)作為一個(gè)阻抗變壓器相當(dāng)于負(fù)載阻抗。它應(yīng)該指出的是峰值電壓增益即不發(fā)生在 fo 也不發(fā)生在 fp。圖 46通過校準(zhǔn)了注意方程 42 通過修正等效線圈。 另一方面，關(guān)于上述共振運(yùn)作比下面共振控制有較小的傳導(dǎo)損耗，能看出，在抵輸出電壓應(yīng)用中效益較好，如液晶顯示器 LCD 或筆記本電腦適配器，而肖耐基二極管可用與二次側(cè)和反向恢復(fù)問題是無意義的。 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器可用輸入電壓范圍通過峰值電壓增益決定的。如果無參考數(shù)據(jù)的情況下，用 Eff=~ 為低電壓輸出應(yīng)用和 Eff=~ 為高電壓輸出應(yīng)用。太小的 m導(dǎo)致變壓器和惡化功效不好的耦合。為了獲得最小開關(guān)頻率，增益方程 46 繪制增益曲線和閱讀最小開關(guān)頻率。 表 2 在不同氣隙長度下測(cè)量 Lp 和 Lr 第 33 頁 共 51 頁 【步 8】選擇選擇電容器 當(dāng)選擇諧振電容器時(shí)，額定電流應(yīng)該予以考慮，因?yàn)橄喈?dāng)大的電流經(jīng)過電容，電流 RMS流過諧振電流被給出： ALLMf VVnnIEIrpVFffRMSCr )(24)(221 20020 ??????????????????? ? (419) 在正?？刂葡略叺姆逯惦娏? AII R M SCpeakC rr ?? 正常的操作下諧振電容的額定電壓被給出： rR M SCinnomC CfIVV rr 0m a x222 ??? (420) 在電流 peakCrI處 OCP 水平設(shè)置 50%欲度的 3A電流 VCfIVVrR M SCinnomCrr3 3 6222 0m a x??? ? (421) 盡管如此，諧振電容電壓更加增高比這種在過載或空載的情況下，實(shí)際電容器的選擇是于過電流保護(hù)（ OCP）指示上。從圖 413 增益曲線最小開關(guān)頻率為78kHZ。 假設(shè) VF 是 ? ? ? ? 4002 m i n0 m a x ??????? MVVVNNn Finsp 【步四】計(jì)算等效負(fù)載電阻 從方程 412 獲得變壓器匝數(shù)比，等效負(fù)載得到為： 022028PVnRac ?? (413) ??? ???? 26621066488 2 2202202?? PVnR ac 【步五】設(shè)計(jì)諧振網(wǎng)絡(luò) 隨 m 值選擇在【步二】，讀取適當(dāng) Q 值從圖 411 峰值增益曲線允許足夠峰值增益，考慮到負(fù)荷暫態(tài)穩(wěn)定的零電壓開關(guān)（零電壓）的運(yùn)作， 10~20%的邊緣應(yīng)被推出在最大增益當(dāng)決定峰值增益?？紤]持有時(shí)間的最低輸入電壓被給出 : DLHUinO P F Cin C TPVV 22m in ?? （ 49） 假設(shè)效率是 92% WEPPffin ??? VVV PFCOin 4 0 a x ?? VC TPVVDLHUinO P F Cin 26210100 102022824002 6 322m i n ?? ??????? ? ? 【步二】確定最大和最小電壓增益的共振網(wǎng)絡(luò) 在討論的上一節(jié)中，該 LLC 諧振變換器周圍共振頻率這里典型的操作。不過，零電壓開關(guān)條件是失去低于峰值點(diǎn)。在頻率操作下要求頻率跳躍，以避免開關(guān)頻率過多增加。然而，當(dāng)實(shí)現(xiàn)磁感元件與綜合變壓器，共振頻率 0? 上增益大于有效增益造成的原因是變壓器副邊的漏電感。與此同時(shí)，當(dāng) Q 增大是（負(fù)載增大），峰值增益頻率移動(dòng)到 fo和峰值增益下降。初級(jí)側(cè)電路 因輸入電流器的出現(xiàn) 取而代之的是一個(gè)正弦電流源 Iac，和一個(gè)方波電壓 VRI， 。 【 1】方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波電壓 Vd，通過控制開關(guān) Q1 和 Q2 交替以 50%的工作周期為每次轉(zhuǎn)換，小段停滯時(shí)間通常是在連續(xù)變換中產(chǎn)生的，方波發(fā)生階段可建成一個(gè)全橋或半橋。對(duì)于半橋 LLC而言，次級(jí)二極管始終處于關(guān)閉狀態(tài)。 半橋 LLC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài) 根據(jù)負(fù)載條件的不同， LLC 轉(zhuǎn)換器的頻率會(huì)出現(xiàn)變化。這兩種解決方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)，采用這兩種方案的 LLC 的工作方式也有輕微差別。如圖 41所示。雖然開關(guān)電源可以采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)眾多，但雙電感加單電容 (LLC)串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器在滿足這些應(yīng)用要求方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 從設(shè)計(jì)上來看， NCP1396A推薦用于大功率消費(fèi)類應(yīng)用設(shè)計(jì)，在這些設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員能夠使用外部啟動(dòng)電阻，而 NCP1396B更適合于工業(yè) /醫(yī)療應(yīng)用，這些應(yīng)用中的 12 V輔助電源能夠直接為芯片供電。0)(1 2/)2/)(/1()/1)(/1( (37) 進(jìn)一步求 D2，已知 t=DTs 時(shí)， i0= iP’,以 — V0/L 速率下降； t=(D+D2)Ts 時(shí)， i0=0；故有 D2Ts=L iP’/ V0 (38) 將 iP’代入，可得 D2=DV1/nV0 將式 (38)代入式 (37)，可得平均輸出電流 i1(avg)=I0= DV1 iP’/2nV0=D2V12Ts/2n2LV0 將式 (36)中 Re=2n2L/D2T 值代入，則有 I0=V12/V0Re 輸出功率 P0=V0I0=V12/Re=P1 上述分析說明：輸出功率等于輸入功率，沒有功率損耗； DCDC 反激變換器在 DCM模式下，是一個(gè)可控的無損電阻 。 在 DT s~(D+D2)Ts期間，副邊電流 i0的下降斜率為 — V0/L,D2T2為輸出二極管導(dǎo)電持續(xù)時(shí)間。三角波為輸入電流 i1 的波形。 而本設(shè)計(jì)中就是采用此峰第 15 頁 共 51 頁 值電流型設(shè)計(jì)方案。 （二） 按輸入電流的控制原理分類 (1) 平均電流型 工作頻率固定，輸入電流連續(xù) (CCM)， TI公司的 UC3854就工作在平均電流控制方式。 D 1V sTC V 0 R 第 14 頁 共 51 頁 圖 33 Boost 變換電路 當(dāng)開關(guān) T 開通時(shí)，電流流過電感線圈 L，電流線性增加，電能以磁能形式存儲(chǔ)在電感線圈 L 中。 輸出與輸入隔離，輸出電壓可以任意選擇，采用簡(jiǎn)單電壓型控制，適用于 150W以下功率的應(yīng)用場(chǎng)合。雖然無源功率因數(shù)校正電路得到的功率因數(shù)不如有源功率因數(shù)校正電路高，但仍然可以使功率因數(shù)提高到 ~，因而在中小功率電源中被廣泛采用。 第 12 頁 共 51 頁 （ 2）諧波電流引起電路故障，損壞設(shè)備。若電網(wǎng)呈感性，通常采用電容補(bǔ)償?shù)姆椒?。從式?31）可見， 抑制諧波分量即可達(dá)到減少 ? 提高功率因素的目的。由于控制信號(hào)實(shí)際上為開關(guān)電流在下一個(gè)周期內(nèi)的總電荷 ,因此稱為電荷控制 ,又因開關(guān)平均電流和開關(guān)電荷成正比 , 故又稱開關(guān)電流平均值控制技術(shù)。 PCM 技術(shù)克服了 BBH 技術(shù)變頻控制的缺點(diǎn) , 但在電網(wǎng)電壓零點(diǎn)附近輸入電流波形失真較大。工作原理為 :輸出電壓與電壓基準(zhǔn)比較后 , 作為電流基準(zhǔn)再與電流采樣信