高功率因數(shù)低空載損耗AC/DC電源的研究

摘要：介紹了一種寬輸入、低空載損耗的90WAC/DC電源。電路由兩級組成：以L6561為核心的功率因數(shù)校正（PFC）；以L5991A為核心的DC/DC反激變換器。它的主要優(yōu)點是輕載時通過L5991A的變頻功能降低開關(guān)工作頻率，減小開關(guān)損耗，并通過外部電路的設(shè)計關(guān)掉L6561的PFC功能，從而達(dá)到輕載時減少電路的功率損耗的目的。實驗表明在空載時，整個電路的輸入功率小于1W。

關(guān)鍵詞：空載損耗；反激變換器；功率因數(shù)校正

Stady on AC/DC Converter with Low Stand-by Loss and High Power Factor

TENG Fang-hua, ZHANG Zhong-chao

Abstract:A 90 W low stand-by loss AC/DC converter with universal input voltage is introduced.The converter consists of two-stages approach: a front-end PFC pre-regulator based on L6561 PFC controller and back-end DC/DC converter in flyback topology based on L5991A PWM controller. The stand by function of the L5991A, which reduces the switching frequency of the DC/DC converter at light load, is also used to turn off the PFC stage to meet the needs of the severe no-load consumption. Experiment results show that the total no-load input power is less than 1W.

Keywords:Stand-by loss; Flyback converter; PFC

中圖分類號：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0219－2713(2003)03－0092－03

1 引言

許多電器設(shè)備在沒有工作時仍然帶電，從AC插頭接通的一刻起，他們就在不停地消耗電力，這就產(chǎn)生了“待機損耗”問題。一臺電器的待機損耗一般只有幾W，但大量電器的待機損耗總和就是一個不容忽略的數(shù)字。

另外，在輕載時減少電路的功耗已經(jīng)成為當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的一個方向。本文采用的L5991A是ST公司最新的節(jié)能控制芯片。在輕載時，通過關(guān)斷PFC功能，降低開關(guān)工作頻率，以減少電路的損耗，這種設(shè)計可使輕載損耗在1W以內(nèi)。

2 基本工作原理

電路的總體框圖如圖1所示。為了減小輸入電流的諧波，提高輸入功率因數(shù)（PF），電路中采用了以L6561為控制芯片的功率因數(shù)校正(PFC)環(huán)節(jié)。PFC電路在88～265V的輸入電壓范圍內(nèi)，輸出端都可以得到400V左右的穩(wěn)定電壓。

圖1 電 路 總 體 框 圖

輕載變頻控制原理圖，如圖2所示。L5991A芯片采用電流控制模式，電壓檢測端（腳6）的值Vcomp正比于開關(guān)的峰值電流，能量通過變壓器傳輸，這樣就可以通過檢測Vcomp的值來確定負(fù)載的狀況。如果負(fù)載變輕使得輸出功率變?。妷翰蛔儯?，則開關(guān)的峰值電流隨之減小，Vcomp的值減小到某個門坎電壓VT1時，通過芯片內(nèi)部功能（高頻時芯片腳16處于高電平，與腳4導(dǎo)通，腳2與腳4之間的諧振電阻為RA、VB并聯(lián) ； 低 頻 時 芯 片 腳16處 于 低 電 平 ， 與 腳4斷 開 ， 諧 振 電 阻 變 成RA） ， 使 開 關(guān) 頻 率 由fosc下 降 到fSB； 如 果 負(fù) 載 加 重 ， 輸 出 功 率 增 大 ， 則 開 關(guān) 的 峰 值 電 流 隨 之 加 大 ，Vcomp上 升 到 另 一 門 坎 電 壓VT2時 ， 通 過 內(nèi) 部 功 能 開 關(guān) 頻 率 就 會 上 升 到fosc。 在 負(fù) 載 正 常 和 輕 載 時L5991A都 能 正 常 工 作 ，VT1和VT2可 以 內(nèi) 部 確 定 或 者 通 過 外 部 附 加 電 路 確 定 ，fosc和fSB可 以 根 據(jù) 實 際 需 要 ， 設(shè) 計 恰 當(dāng) 的 電 路 參 數(shù) 確 定 。

圖2 輕載變頻控制原理圖

滿載工作時，由于腳16高電平，Q1斷開，Q2導(dǎo)通，Q3關(guān)斷（見圖3），連接L6561零電流檢測端的電壓端為高電平，L6561正常工作；輕載時由于腳16低電平(與腳2一起諧振)，Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷，Q3導(dǎo)通，連接L6561零電流檢測端的電壓端為低電平，L6561停止工作。這樣就充分減少了待機損耗（輕載損耗）。

圖 3 電 源 適 配 器 主 電 路 圖