基于無APFC的全壓開關電源電路設計方案與實現(xiàn)

2、主電源

2.1、主電源設計

主電源采用移相全橋拓撲。全橋電路易于實現(xiàn)大功率的輸出，而移相全橋作為全橋電路的改良版本，在整機效率方面更具備優(yōu)勢。橋式電路中串入諧振電感，諧振電感與MOS管的寄生輸出電容Coss之間諧振。從而在MOS管開啟之間使得DS端電壓為零，實現(xiàn)零壓開啟。因為實現(xiàn)了MOS管的零壓開啟，降低了驅(qū)動電路以及MOS管Qg常數(shù)的要求，使得器件成本也隨之降低。使用雙象可控硅作為倍壓開關。單向可控硅可斷開整個主電源的供電。當可控硅完全斷開時，整個主電源電路上所有器件均無電流環(huán)路，除去可控硅本身極小的漏電流，主電路無功耗損失。

2.2、倍壓結(jié)構(gòu)和原理

倍壓方式與手動倍壓原理一致，當交流電壓處于1、2象限時，電流流向為(紅色軌跡)：AC+ -》 D1 -》 CAP1 -》 K -》 AC-，電源給給電容CAP1充電，其電壓將達到交流峰值;當交流電壓處于3、4象限時，電流流向為(綠色軌跡)：AC- -》 K -》 CAP2 -》 D4 -》 AC+.，電源給電容CAP2充電，其電壓也將達到交流峰值。因此，整流后的電壓將會雙倍于開關斷開狀態(tài)的電壓。

AC輸入電壓為AC100V-127V和AC220V-240V.由公式可知整流輸出后電壓范圍為：

DC283-DC360V.充分考慮器件分壓：如電容ESR、開關管壓降、EMI器件壓降，可以認為在重載情況下整流導通約為60度，電壓取值可以認為在：DC245V-DC360V.相對于普通全壓電源電壓取值范圍(將達到：DC122- DC360V)有大幅度衰減。

3.3 輔助電源

輔助電源采用反激RCD拓撲。輔助電源為所有控制電路提供電力，由于整體要求功耗低于15W，選用反激拓撲結(jié)構(gòu)的集成方案實現(xiàn)。

無論在體積和成本控制均為理想的選擇。集成方案中常引入了‘打嗝’模式很容易將功耗控制在0.3W以內(nèi)。3.4 控制電路

過零邏輯電路、倍壓邏輯電路、可控硅驅(qū)動電路等組成控制電路。由于使用單向可控硅和雙向可控硅相結(jié)合可以切斷整流后級電路(包含濾波電容)，理論上后級電路零功耗。

結(jié)合輔助火牛，整機待機功耗可輕易控制在0.5W以內(nèi)，滿足‘能源之星’的要求。

3.4.1 過零電路

由于沒有NTC的阻流作用，控制電路還須實現(xiàn)ZVS控制。倍壓控制邏輯和ZVS控制邏輯必須保持同步。驅(qū)動電路則使用光耦進行隔離驅(qū)動，有效避免可控硅驅(qū)動電位不一致的問題。

圖2-4中比較器U1-B可實時監(jiān)測過零狀態(tài)，同時為避免多次過零判斷，加入R101完成過零邏輯自鎖。圖2-5和2-6為實測電壓和電流波形。

其中圖2-5為使用NTC限流電路，在電源開啟瞬間電壓和電流波形。圖2-6為零壓開關電路，電流得到很好的控制，電流有一個從‘0‘

開始變大的過程。浪涌電流也低于NTC限流電路，浪涌電流得到明顯的控制，且不受開機間隔的限制，可以任意開關次數(shù)和頻率的限制，效果非常明顯。