一款實(shí)用高性能開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.3不同輸入交流電壓時(shí)的開關(guān)管電壓波形

圖6(a)、(b)是負(fù)載為12V/1.1A、24V/3.2A時(shí)，不同ui下實(shí)測(cè)的開關(guān)管VT1漏極電壓ud的波形?？梢?jiàn)當(dāng)ui在低壓段90~150V時(shí)，ud為252V,并保持不變;當(dāng)ui在高壓段210~260V時(shí)，ud一直保持382V不變。由此說(shuō)明，電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輸出電壓跟隨輸入交流電壓變化的目標(biāo)。

4.4輸出紋波電壓波形

圖7(a)和圖7(b)分別是負(fù)載為12V/4.5A、24V/5A時(shí)的輸出紋波電壓波形。圖7(a)中12V時(shí)輸出紋波電壓ur≈25mV,峰-峰值up-p≈104mV;圖7(b)中24V時(shí)輸出紋波電壓ur≈32mV,峰-峰值up-p≈185mV。

在實(shí)測(cè)以上各關(guān)鍵點(diǎn)波形的同時(shí)，用WT3000型高精度功率分析儀觀察功率因數(shù)cos!的校正效果：

當(dāng)電源系統(tǒng)不工作時(shí)，cos!只有0.625左右，但當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)作后，cos!逐漸升高并穩(wěn)定在0.952以上，最高時(shí)達(dá)到0.989?？梢?jiàn)，設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)提升的功能。

4.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

不同負(fù)載和輸入交流電壓下測(cè)試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表中Ui、Ii;UO、IO;Pi、PO分別表示整個(gè)電源系統(tǒng)的交流輸入電壓、輸入電流;輸出電壓、輸出電流;輸入功率、輸出功率。

以上樣機(jī)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的合理性，說(shuō)明本文所做工作是有成效的。

5 結(jié)論

由于采用APFC技術(shù)和同步整流技術(shù)并采取了電壓電流雙閉環(huán)反饋控制方案以及一系列抑制電磁污染措施，本文所設(shè)計(jì)的反激式開關(guān)電源與普通開關(guān)電源相比，具有更低的功耗和電磁污染，而且對(duì)樣機(jī)實(shí)測(cè)的功率因數(shù)cos!高于0.95。在輸出端電壓分別為12V和24V時(shí)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)輸出紋波電壓實(shí)測(cè)約為104mV和185mV,THD值達(dá)到3.75%以下，符合EMI國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)電源系統(tǒng)的效率范圍為85.8%≤η≤87.9%。

因此，本文設(shè)計(jì)的開關(guān)電源符合“綠色電源”的研發(fā)方向，可以應(yīng)用于各種中小功率電子設(shè)備，尤其是無(wú)線通信基站和移動(dòng)式電子裝置中的高精度穩(wěn)壓電源等，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 張占松， 蔡宜三。開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京： 電子工業(yè)出版社，2002.

[2] 周志敏， 周紀(jì)海， 紀(jì)愛(ài)華。 開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社， 2004.

[3] 張恩利， 侯振義。 有源功率因數(shù)校正技術(shù)[J]. UPS 應(yīng)用， 2005, 3( 7) :29- 34.

[4] Bing, Zhonghui; Chen, Min; Miller, Stephanie K.T.Recent Developments in Single - Phase Power Factor Correction [M]. Power Conversion Conference - Nagoya, 2007 :1520 - 1526.

[5] Zhao Q, XuM, Lee F C, et al. Single - switch Parallel Power Factor Correction AC- DC Converters with Inherent Load Current Feedback [J].IEEE Trans on Power Electronics, 2004, 19(4)： 928- 936.

[6] Sergio B M, Jean C C, Scott R, et al. Design of a Boost Power Factor Correction Converter Using Optimization Techniques [J]. IEEE Trans on Power Electronics, 2004, 19(6)： 1388- 1396.

[7] 阮新波嚴(yán)仰光。 直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2000.

[8] Ming Xu, Jinghai Zhou, Yang Qiu. Resonant Synchronous Rectification for High Frequency DC/DC Converter [J]. IEEE Proceeding of Applied Power Electronics Conference 2004, 2: 865—871.