1、會計學(xué)1CH高頻開關(guān)電源續(xù)實用高頻開關(guān)電源續(xù)實用n功率因數(shù)校正功率因數(shù)校正PFC（Power Factor Correction）nCCC認證：都必須增加PFC電路。在歐盟銷售功率大于75KW的電氣設(shè)備需滿足歐洲技術(shù)標準EN6100-3-2(IEC 61000-3-2)第1頁/共74頁g ：電流的波形失真系數(shù)（基波因數(shù)）。 IRMS：電網(wǎng)電流有效值 I1：基波電流有效值 U1：電網(wǎng)電壓有效值 coscosj j：基波電流與基波電壓的相移因數(shù)jgjjcoscoscos1111RMSRMSIIIUIUSPPF第2頁/共74頁jgcosPF223222111nrmsIIIIIII g控制輸入諧波電流

2、有助于改善電路的功率因數(shù)、減小對電網(wǎng)的諧波污染第3頁/共74頁+CUou1i1uott1t2i1tt1t21，使用非線性元件，產(chǎn)生大量諧波電流2，啟動時產(chǎn)生浪涌沖擊電流，是正常電流的數(shù)十倍3，導(dǎo)通角小，形成窄脈沖電流，總諧波失真大第4頁/共74頁無源濾波器無源功率因數(shù)校正無源濾波器無源功率因數(shù)校正PPFC：一般采用無源器件L、C組成低通濾波器，將交流輸入電流進行相移、整形以提高功率因數(shù)。無源PFC的功率因數(shù)不是很高，只能達到0.70.8；電路簡單，但體積大（工頻）L+CUou1i1第5頁/共74頁APF利用電力電子逆變器和反饋技術(shù)，實時向電網(wǎng)提供負載電流所需的諧波，補償電網(wǎng)輸入電流使之接近正弦

3、波。APF的功率一般較大第6頁/共74頁RLu1i1DC/DC控制器Uoi22個控制環(huán)：輸入電流控制輸出電壓控制第7頁/共74頁RLu1i1DC/DC控制器Uoi2n高于0.99的線路功率因數(shù)，并具有低損耗和高可靠等優(yōu)點；n有源PFC電路可用作輔助電源，而不再需要輔助電源變壓器；n輸出不隨輸入電壓波動變化，因此可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓；n有源PFC輸出DC電壓紋波很小，且呈100Hz/120Hz（工頻2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。第8頁/共74頁n特點：特點：輸入回路的電感適合于電流控制；在輸入電壓范圍內(nèi)能保持高PF；開關(guān)管電壓不超過輸出電壓；開關(guān)管與輸

4、出共地，控制、驅(qū)動簡單。RLu1i1Uoi2LCVDS-+-+Xu2UeUREFPWMiREFAR0第9頁/共74頁第10頁/共74頁RLu1i1Uoi2LCVDSu2UREFPWM比較放大u1u2ti2i2iptonT第11頁/共74頁第12頁/共74頁RLu1i1Uoi2LCVDS-+-+Xu2UeUREFPWMiREFARSi1u1u2iREFi2乘法器的作用：產(chǎn)生正比于正弦電壓的電流源穩(wěn)定輸出電壓L：適用于電流型控制C移至輸出端：保持u2正弦波形；穩(wěn)壓第13頁/共74頁RLu1i1Uoi2LCVDS-+Xu2UeUREFiREFARS電流電流控制器控制器第14頁/共74頁u1iHi2i

5、L電流電流控制器控制器iREFi2控制S電流控制器根據(jù)電流控制器根據(jù)iREF設(shè)定設(shè)定iH和和 iL，i2與與 iH和和 iL比較，控制開關(guān)管的通比較，控制開關(guān)管的通/斷。斷。特點特點:功率因數(shù)高;工作在電感電流連續(xù)狀態(tài),功率開關(guān)電流額定小;易于實現(xiàn)但控制電路復(fù)雜,需檢測電流變開關(guān)頻率,輸出濾波較復(fù)雜第15頁/共74頁RLu1i1UoLCVD-+Xu2UeUREFiREFA電流檢測電流檢測與變換與變換+-驅(qū)動RCPQ時鐘發(fā)生器時鐘發(fā)生器D觸發(fā)器觸發(fā)器電流取樣信號來自功率管的漏極電流iD控制iD的峰值第16頁/共74頁iREFiD特點特點:恒開關(guān)頻率,濾波簡單;跟蹤法，易于實現(xiàn)但難以實現(xiàn)外部諧波補

6、償;電源電壓過零時電流失真大第17頁/共74頁RLu1i1UoLCVD-+Xu2UUREFiREFA+-驅(qū)動RS QRS觸發(fā)器觸發(fā)器iL+-電流檢測電流檢測與變換與變換iREFiLU臨界連續(xù)模式CRM第18頁/共74頁電流誤差放大器PWM比較器第19頁/共74頁特點特點:功率因數(shù)高,可達0.99恒開關(guān)頻率,濾波簡單;工作在電感電流連續(xù)狀態(tài),功率開關(guān)電流額定小;能抑制開關(guān)噪聲,但控制電路復(fù)雜,需檢測電流第20頁/共74頁Unitrode公司的 UC3854:平均電流控制方式的Boost PFC控制器 UC3855:平均電流控制方式的ZVT Boost PFC控制器ST公司的L6561變頻峰值電流

7、控制方式的PFC控制器第21頁/共74頁電壓放大器VA、乘法器M、電流放大器CA、OSC、MOS驅(qū)動、軟啟動、過電流保護VAMCA軟啟動軟啟動過電流過電流第22頁/共74頁第23頁/共74頁電流過零檢測電流過零檢測欠壓保護欠壓保護過壓保護過壓保護MVA第24頁/共74頁第25頁/共74頁整流PFCDC/DC低通濾波控制控制/驅(qū)驅(qū)動動控制控制/驅(qū)動驅(qū)動AC/DC開關(guān)電源結(jié)構(gòu)：控制電路的任務(wù)：控制電路的任務(wù)：第26頁/共74頁高頻開關(guān)電源電路常用的開關(guān)器件：MOSFET和IGBT第27頁/共74頁MOSFET和IGBT對驅(qū)動電路的要求：柵源間、柵射間有數(shù)千皮法的電容，為快速建立驅(qū)動電壓（前沿要陡）

8、，要求驅(qū)動電路輸出電阻小足夠的UGS。使MOSFET開通的驅(qū)動電壓一般1015V，使IGBT開通的驅(qū)動電壓一般15 20V關(guān)斷時施加一定幅值的負驅(qū)動電壓（一般取 -5 -15V）有利于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗第28頁/共74頁GDCGSS控制芯片R1R2R1:限流電阻，減小尖峰干擾R2：靜態(tài)放電電阻第29頁/共74頁半橋驅(qū)動電路高位自舉式驅(qū)動，電壓達600V；內(nèi)部有死區(qū)控制，高低位直通保護。輸入/輸出邏輯第30頁/共74頁GDSR1R2R2第31頁/共74頁DSR1R2DSR1R2第32頁/共74頁A+-MOSFET20V20VuiR1R3R5R4R2RGV1V2V3C1-VCC+VCC第33頁

9、/共74頁RGV1D16451932140V20VEXB840過電流保護AC1R1C2V2IGBT雙絞線過電流保護輸出驅(qū)動信號15第34頁/共74頁PWM集成控制芯片：除產(chǎn)生PWM信號外，具有保護等多種功能urucPWM比較器比較器PWM控制信號的生成：軟件、硬件第35頁/共74頁用于PWM控制的集成控制芯片有很多，不同廠家生產(chǎn)的芯片只要型號相同，其結(jié)構(gòu)和基本性能相似。芯片有單路輸出，也有雙路輸出，用于逆變控制系統(tǒng)的芯片需要相位相反的雙路輸出TL494：有兩種可選方式的雙路輸出(OC)SG3525第36頁/共74頁基本組成：基準電壓產(chǎn)生電路振蕩器誤差放大器PWM比較器脈沖合成和輸出驅(qū)動管死區(qū)時

10、間控制電路第37頁/共74頁OSCRTCTCT振蕩器振蕩頻率：TTCRf1 . 1nPWM生成和輸出控制兩種輸出方式由13端控制：Q1、Q2同相Q1、Q2反相脈沖寬度調(diào)節(jié)： 3、4 端控制第38頁/共74頁兩個誤差放大器分別用于電壓調(diào)整和電流限流_+實際值設(shè)置值第39頁/共74頁作用：限制脈沖寬度；可用于閉鎖控制軟啟動死區(qū)時間控制REFDTCREFDTCDTC和ACK 對脈寬的控制第40頁/共74頁設(shè)備不產(chǎn)生超過規(guī)定限度的，即環(huán)境中其它設(shè)備不能夠承受的電磁干擾設(shè)備具有抵抗電磁干擾的能力包含：騷擾（disturbance）和抗擾（immunity）第41頁/共74頁n電磁環(huán)境在惡化n重視EMC電

11、子設(shè)備人類自身3C認證對電子產(chǎn)品的EMC有詳細規(guī)定第42頁/共74頁n電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計：設(shè)法抑制或消除電磁干擾，提高電子產(chǎn)品在電磁環(huán)境中的工作穩(wěn)定性和可靠性。第43頁/共74頁任何可能使電子設(shè)備性能下降、失效，或?qū)ιw產(chǎn)生損害的電磁現(xiàn)象電磁干擾以電磁輻射載流導(dǎo)體傳輸形式出現(xiàn)輻射干擾傳導(dǎo)干擾電磁干擾的三要素：電磁干擾源耦合通路對電磁干擾敏感的電子裝置（受體）第44頁/共74頁自然干擾自然界產(chǎn)生的:雷擊、宇宙射線、靜電等特點：發(fā)生源不可控人為干擾電子設(shè)備有意、無意產(chǎn)生的如：廣播、電視無線電電磁波、通信等；電氣設(shè)備中開關(guān)操作等引起電壓電流的快速變化形成電磁輻射干擾第45頁/共74頁尖峰干擾

12、尖峰干擾諧波干擾諧波干擾n電源是電子設(shè)備必有的一部分，也是電磁干擾的主要干擾源和接受體。第46頁/共74頁開關(guān)電源中由功率開關(guān)管的高頻開關(guān)工作產(chǎn)生的高頻電流通過變壓器、導(dǎo)線等部件形成電磁輻射干擾；開關(guān)電源工作時產(chǎn)生的諧波通過電源線產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾開關(guān)電源是很強的電磁干擾源第47頁/共74頁第48頁/共74頁采用RCD網(wǎng)絡(luò)（抑制電路）限制高頻開關(guān)變壓器產(chǎn)生的電壓過沖減小漏磁場引起的輻射干擾：屏蔽；磁芯形狀、繞組緊密排列第49頁/共74頁減小電路產(chǎn)生的電磁輻射；減小對外界干擾的敏感性；減小電路之間的相互干擾。合理布局：模擬電路、數(shù)字電路分開布線；功率電路、控制電路分開布線；高頻、大電流連線越短越好；電

13、源線、地線的布線應(yīng)短、直、粗 第50頁/共74頁阻斷傳導(dǎo)干擾的傳播途徑阻斷傳導(dǎo)干擾的傳播途徑變壓器隔離交流信號：線性（光電耦合）隔離器直流信號：光電耦合隔離數(shù)字信號：脈沖變壓器第51頁/共74頁限制向外輻射電磁能；阻止外來輻射電磁能的進入電場屏蔽磁場屏蔽電磁場屏蔽機箱屏蔽區(qū)域屏蔽屏蔽材料：高電導(dǎo)率材料高磁導(dǎo)率材料第52頁/共74頁地線電位是整個電路工作的基準電位。很多電磁干擾問題是由地線產(chǎn)生的良好的接地可以消除噪聲的產(chǎn)生，減小電磁干擾的作用。常用的接地方法：常用的接地方法：浮地、單點接地、多點接地第53頁/共74頁電路1電路2電路3浮地多點接地電路1電路2電路3單點接地電路1電路2電路3就近接

14、地，地線短；高頻下效果好電路地與公共地隔離；不同電位的電路配合容易；需避免靜電放電簡單；地線長；電路間通過地線相互影響第54頁/共74頁第55頁/共74頁抑制傳導(dǎo)電磁干擾電子設(shè)備交流電源交流電源差模干擾共模干擾 是低頻干擾（1MHz）是高頻干擾第56頁/共74頁AC壓敏電阻共模濾波差模濾波第57頁/共74頁第58頁/共74頁RLu1i1控制器Uoi2LCVDS第59頁/共74頁RLu1i1Uoi2LCVDS-+-+Xu2ueUREFPWMiREFAR0第60頁/共74頁GDSCR第61頁/共74頁840+VD1VD2LN2N2UoN1i u Ui返回第62頁/共74頁16153141312411810912iuTL494765+15VREF返回第63