一種綠色模式開(kāi)關(guān)電源的研究與設計

摘要：提出了一種中小功率綠色模式開(kāi)關(guān)電源設計，該電源采用兩級變換器分別對輸入電流波形整形和快速調節輸出電壓。采用過(guò)渡模式有源功率因數校正、準諧振變頻控制功率隔離變換和同步整流等多種先進(jìn)的電源控制技術(shù)以降低電源的總機損耗，提高系統效率，減少諧波污染。測試結果表明該開(kāi)關(guān)電源達到了綠色設計目的，可滿(mǎn)足高性能應用的需要。
關(guān)鍵詞：綠色模式；功率因數校正；總機功耗；系統效率

0 引言
中小功率開(kāi)關(guān)電源以其諸多優(yōu)良的性能，在測控儀器儀表、通信設備、學(xué)習與娛樂(lè )等諸多電子產(chǎn)品中得到廣泛的應用。隨著(zhù)環(huán)境和能源問(wèn)題日益突出，人們對電子產(chǎn)品的環(huán)保要求不斷提高，對電子產(chǎn)品的能源效率更加關(guān)注。設計無(wú)污染、低功耗、高效率的綠色模式電源已成為開(kāi)關(guān)電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
本文研究一種中小功率開(kāi)關(guān)電源，應用過(guò)渡模式有源功率因數校正、準諧振變頻功率隔離變換控制和同步整流等多種先進(jìn)的電源控制技術(shù)，以實(shí)現綠色開(kāi)關(guān)電源設計的目的。

1 系統結構與工作原理
所研究的開(kāi)關(guān)電源結構如圖l所示，采用兩級PFC結構，由PFC預變換器、隔離變換器和同步整流電路組成的DC／Dc變換器以及檢測與保護電路組成。交流電壓經(jīng)整流后先輸入到PFC預變換器進(jìn)行功率因數校正變換，再由電源控制電路控制隔離變換器，將直流電壓轉換成高頻交流脈沖電壓，此脈沖電壓經(jīng)同步整流器整流、濾波電路濾波后，得到所需的直流。

由于整流電路中二極管等非線(xiàn)性元件的作用，導致輸入的交流電壓雖然是正弦波，但輸入的交流電流波形嚴重畸變，降低了輸入電路的功率因數，增加了線(xiàn)路電能損耗，而且還會(huì )產(chǎn)生大量諧波污染電網(wǎng)。解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵是改善輸入電流波形。這里采用boost有源功率因數校正技術(shù)，由boost變換器和以UCC38050為中心的PFC控制電路組成功率因數校正級，通過(guò)對電感電流的控制，在交流輸入端產(chǎn)生一個(gè)跟蹤正弦輸入電壓波形的正弦電流，實(shí)現功率因數校正，使輸入電路功率因數接近于l。電流波形校正原理如圖2所示，電感電流波形高頻脈動(dòng)且臨界連續，通過(guò)相應的控制，在半個(gè)工頻周期內，使電感中電流的平均值跟隨全波整流電壓基準值，其包絡(luò )線(xiàn)呈正弦波形，且相位與電壓相同。圖中，iL為電感電流，iA為電感平均電流，ip為電感電流峰值包絡(luò )線(xiàn)。

UCC38050為過(guò)渡模式PFC控制器，功耗低，工作電流僅1．5mA．PWM開(kāi)關(guān)頻率由自激振蕩產(chǎn)生而且頻率可變，不存在Boost二極管反向恢復過(guò)程，減少了反向恢復損耗，非常適合于中小功率綠色開(kāi)關(guān)電源設計。