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利用前沿调制改善功率因数和电源性能

上网日期: 2012年12月07日 ?? 作者: Michael O'Loughlin ?? 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:PFC? 电源? PWM? 离线功率转换器?

作者:Michael O'Loughlin

德州仪器 (TI)

一般,我们需要使用一个双级功率系统的电源,来满足80+计划功率因数要求和 EN61000-3-2谐波电流要求,其具体如下:

1. 一个功率因数校正(PFC)升压预稳压器(第1级),用于整形输入电流和提供高功率因数。

2. 由于PFC升压电压非常高,因此要求一个次级(第2级)将这种高升压电压调低至可用输出电平。

这种方法存在的主要问题是,在功率转换器前端添加一个次级,降低了电源的效率。这让其很难达到80+电源计划的高效率要求。

为了消除给离线功率转换器添加PFC前端级所产生的损耗,一些设计人员使用了各种各样的PFC拓扑结构,例如:可降低开关损耗的PFC升压跟随器和/或能够减少传导损耗的交错式PFC。

降低损耗的另一种方法是,设计一个使用前沿脉宽调制(PWM)的主级(第1级)和使用传统后沿调制的次级(第2级)。本文将为您介绍什么是前沿调制,以及它是如何通过减少升压电容器(IC)中的高频RMS电流来提高效率的。

后沿与前沿脉宽调制

后沿脉宽调制比较器通过对比锯齿电压波形(OSC)和误差电压(ERR)来控制功率转换器占空比(D)。一般,误差电压由一个反馈运算放大器控制。在后沿脉宽调制中,OSC引脚被馈送给脉宽调制比较器的负输入,而误差电压则馈送至脉宽调制比较器的非反相输入。脉宽调制比较器的输出用于控制功率转换器(QA)的FET栅极。该栅极驱动导通信号与OSC信号波谷同步。在这种配置结构中,FET栅极驱动的后沿经过调制,以达到功率转换器占空比 (D)。该后沿为FET关断时(请参见图 1)。

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图1:使用功率因数校正的双级离线功率转换器。

请注意,在脉宽调制控制器中,在每个脉宽调制周期之前添加一个人为停滞时间,其在每个脉宽调制周期开始以前关闭功率级开关。必须使用停滞时间来防止出现100%占空比,从而防止出现磁饱和。需要注意的是,为了简便起见,图1并未显示停滞时间。

前沿调制脉宽调制稍微不同于后沿调制。OSC信号馈送至非反相脉宽调制比较器输入,而误差电压则馈送给反相引脚。FET (QB) 关闭与OSC峰值电压和前沿同步,当FET导通时对前沿进行调制以达到占空比(请参见图 2)。

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图2:后沿与前沿PWM。


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