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一種無APFC的低成本全電壓設計方案

鉅大LARGE  |  點擊量:1224次  |  2019年12月26日  

同時結合過零檢測電路,可實現在無NTC-負溫度系數電阻狀態下的零壓零流啟動,有效扼制浪涌電流,提高系統可靠性和耐用性。此外,能滿足能源之星的待機功耗要求,增強了技術競爭力的同時,可滿足了節能環保的要求。


1.引言


相對于傳統線性電源,開關電源擁有體積小、重量輕、效率高等方生俱來的優勢。因此近些年,研究開關電源的人越來越多,相應的技術也層出不窮。研究成本低廉、性能可靠、兼容性強的開關電源成為眾多電源設計工程師不斷努力的目標。本文針對大功率開關電源提出一種無APFC的低成本全電壓設計方案,該方案使用自動倍壓方式有效減小火牛直流輸入電壓的范圍,從而大大降低電源成本。


2.全壓電源


統計全世界交流電壓,可以將電壓分為:


日本為代表的100V,美國為代表的120V,墨西哥為代表的127V,中國為代表的220V,歐洲多為230V,澳大利亞240V.因此,世界各國電壓分布在100V-127V和220V-240V兩個電壓段。即若能滿足這兩個電壓段要求的開關電源,即可認為是全電壓開關電源。實現全壓的開關電源目前大致可分為:普通無級式、APFC無級式、自動倍壓式。


2.1普通無級式


普通無極開關電源在小功率開關電源中應用非常廣泛。在小于300W的小功率段,設計者通常在兼顧結構和成本的前提下,采用100-240V的全段電壓方案。雖然結構簡單,但對功率器件(如:火牛、開關管、整流管)則提出了較高要求。由于在一定范圍器件參數的提高對于價格并無太大影響,使得在小功率段具備相當的性價比的。隨著功率上升,電源對各部分的功率器件提出了新的要求,這個要求在價格上和技術上都有較大的困難。


2.2APFC無級式


APFC是主動式PFC,使用專用PFC控制器。


電路功率元件由標準的boost電路組成,通過電壓和電流的雙重反饋,其中電壓位于外環,而電流位于內環。因此,APFC在保證輸出端恒定電壓的同時,使得電流的波形為正弦波。


APFC帶來的好處也是顯而易見:


①較大的提高功率因數;


②可以兼容輸入100-240V全段電壓;


③EMC方面有很好的改善。


不足之處:


①體積和重量有所增大;


②電源成本大概有百分之五十的上升。


2.3自動倍壓式


鑒于手動操作的種種弊端,以及世界各國電壓規律,自動倍壓式在手動倍壓式基礎加以改進,實現了低電壓國家輸入電壓的自動切換。自動倍壓開關可以采用繼電器、MOSFET、IGBT、可控硅。由于該設計應用在50-60Hz的工頻條件下,考慮過零要求,以及生產成本。


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