高功率密度工業(yè)電源的實(shí)現

　　輸入整流器(圖2中沒(méi)有EMI濾波器)產(chǎn)生的輸入電壓被饋入到PFC電感中，此時(shí)后者的次級線(xiàn)圈為PFC控制IC提供供電電壓。電感前面的電阻/電容網(wǎng)絡(luò )可對輸入電壓進(jìn)行采樣。電感之后是帶柵極保護電路的電源開(kāi)關(guān)，PFC整流器為StealthTM 二極管。接下來(lái)使用一個(gè)電阻分壓器來(lái)感測和調節PFC級的輸出電壓，反饋回路至此結束?？偩€(xiàn)電容也如圖2所示，而二極管D1是一個(gè)額外的保護器件。

　　這里采用的控制器是FAN4810，該器件包含了先進(jìn)的平均電流“升壓”型功率因數校正實(shí)現電路，電源因此能夠完全滿(mǎn)足 IEC1000-3-2規范的要求。它還包含了TriFault Detect功能，有利于確保不會(huì )因PFC中單個(gè)組件的故障造成不安全事件。1A的柵極驅動(dòng)器又極大降低了對外部驅動(dòng)器電路的需求。此外，它的功率要求很低，既提高了效率也降低了組件成本。該PFC還帶有峰值限流、輸入電壓中斷保護功能，還有一個(gè)過(guò)壓比較器，可在發(fā)生負載突然減小事件時(shí)關(guān)斷PFC部分。時(shí)鐘輸出信號可用來(lái)同步下游的PWM級，以減少系統噪聲。

　　如果忽略橋式電路中死區時(shí)間效應以及更高階諧波的出現，那么流入諧振網(wǎng)絡(luò )的電流可近似表示為正弦波。由于流入諧振電路的電流滯后于電壓基波，當 MOSFET處于導通狀態(tài)時(shí)，電流從兩個(gè)方向流入，如圖4所示。MOSFET在電流流經(jīng)體二極管時(shí)導通，導致“零”電壓開(kāi)關(guān)。這種方法帶來(lái)的一個(gè)額外好處是導通時(shí)產(chǎn)生的EMI較低，這是因為高dv/dt和di/dt轉換時(shí)間要短得多，而且通常沒(méi)有標準硬開(kāi)關(guān)應用中不可避免的反向恢復效應。

　　由于諧振電路的輸出是周期性的，因此需要對之進(jìn)行整流。這可以采用如圖4所示的全波整流器或一個(gè)帶中心抽頭(centre-tap)的整流器來(lái)完成。

　　最后，AC-DC電源中的諧振網(wǎng)絡(luò )基本上都會(huì )采用一個(gè)變壓器。該變壓器執行兩項任務(wù)：其一是提供初級端和次級端之間必需的安全隔離;其二是通過(guò)它的匝數比控制電源的總體電壓轉換比率。

　　為了避免Q1和Q2同時(shí)導通的風(fēng)險，需要一定的死區時(shí)間。以Q1的關(guān)斷波形為例。流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流很大，接近峰值電流。關(guān)斷期間的電壓擺幅為滿(mǎn)總線(xiàn)電壓，因此關(guān)斷步驟是無(wú)損耗的。