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无前端PFC的CCM准谐振反激转换器方案

上网日期: 2012年04月03日 ?? 作者: Jean-Paul Louvel ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:准谐振反激电源? 转换器? 开关电源?

带连续导电模式的更高峰值功率准谐振反激转换器

NPC1380的零电流检测(ZCD)电路的工作原理如图6所示:在辅助绕组电压施加于ZCD输入的条件下,此控制器能够控制能量传输的终结。增添的二极管D203和电阻R206用于MOSFET导通期间NCP1379的过功率补偿(OPP)功能。


图6:连续导电模式准谐振反激转换器的原理

应当修改此电路,从而在出现高峰值功率需求的情况下支持CCM工作。为了避免在规定的功率等级变压器完全退磁(例如传输时间长于给定值),电路中增加了额外晶体管,如图6中的Q206所示。此晶体管的存在迫使ZCD在还没有出现变压器完全退磁的情况下重启控制器。得益于极佳的固有准谐振安全性,我们也应该使用ZCD来在平均功率、起始相位及输出对地短路等条件下保持完全退磁控制,避免应力过大及多个元器件的尺寸过大。此举是通过控制辅助绕组反射电压来实现的,极佳地映射了次级输出电压。

支持CCM高功率工作所增添电路的细节

原理:抑制准谐振零电压检测,在功率高于给定限制值条件下支持CCM工作


图7:连续导电模式准谐振反激转换器的详细方案

* C231由与供电电压成正比的负电压在初级开关导电期间充电

* R235和R254及C231组合设定延迟时间T,晶体管Q206是将电路导通(基于简单定时器)的开关

* 在规定的时间T内,Q206切换为导通状态,并将ZCD引脚1拉至地电平(从而以存储在变压器中的能量重启下一个周期)。串联电容确保IC输入端的低电压电平,即使是在Q206的饱和电压Vce-sat条件下。

* 由于Q206由直接连接至绕组的电阻R234充电,在次级二极管导电期间,CCM连接至次级端反射电压:如果反射电压/次级端输出电压过低(如在启动相位或是输出对地短路),CCM就不能被激活。

修改前述70W输出设计、带前端PFC的CCM准谐振反激转换器的峰值功率及示波器截图

绿色迹线:MOSFET电流 ID(t), 0.5A/div,

黄色迹线:MOSFET电压 VDS(t), 100V/div,

时间 = 5μs/div


图8:限制至CCM的中等功率准谐振反激转换器

测试条件:电源电压395Vdc,输出功率POut = 50W

最大电流1.85A@55kHz,以经典准谐振模式在第1个谷底开关。此特性与以谷底开关用于较小功率之前述测试相同。

最大电压(V Max) = 650V


图 9:采用CCM的大功率准谐振反激转换器

测试条件:电源电压395Vdc,输出功率POut =75W

在CCM及频率增加至80 kHz从而配合传输更多电能且无须较大初级/MOSFET电流条件下的最大电流2A

最大电压(V Max) = 680V


图10:采用CCM的峰值功率准谐振反激转换器

测试条件:电源电压395Vdc,输出功率POut = 110W

在CCM及将频率降低至77kHz从而配合传输更多电能(更长导通时间)条件下最大电流为2.7A。此电流低于变压器的3A饱和电流。

此条件应当与39kHz条件下(原准谐振模式下仅70W功率)2.8A电流比较。

最大电压(V Max) = 760V(低于MOSFET的800V最大漏极-源极电压)

这种新方案支持增加约50%的功率能力,且无须增加总体组件尺寸及成本(主要是变压器),保持所有准谐振额定负载及安全特性优势。


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