2.2 准谐振DC/DC变换器
DC/DC变换器的类型有多种[7],为了保证用电安全,本设计方案选为隔离式。隔离式DC/DC变换形式又可进一步细分为正激式、反激式、半桥式、全桥式和推挽式等。其中,半桥式、全桥式和推挽式通常用于大功率输出场合,其激励电路复杂,实现起来较困难;而正激式和反激式电路则简单易行,但由于反激式比正激式更适应输入电压有变化的情况,且本电源系统中PFC输出电压会发生较大的变化,故本设计中的UC/UO变换采用反激方式,有利于确保输出电压稳定不变。
本设计采用ONSMEI(安森美)准谐振型PWM驱动芯片NCP1207,它始终保持在MOSFET漏极电压最低时开通,改善了开通方式,减小了开通损耗。
图3是利用NCP1207芯片设计的DC/DC反激式变换器电路,其工作原理为:PFC输出直流电压UO,一路直接接变压器初级线圈L1,另一路经电阻R3接到NCP1207高压端8脚,使电路起振,形成软启动电路;NCP1207的5脚输出驱动脉冲开通开关管VT,L1存储能量,当驱动关闭时,线圈L2和L3释放能量,次级经整流滤波后供电给负载,辅助线圈释放能量,一部分经整流滤波供电给VCC,形成自举电路,另一部分经电阻R1和R2分压后送到NCP1207的1脚,来判断VT软开通时刻;光耦P1反馈来自输出电压的信号,经电阻R7和电容C2组成积分电路滤波后送入NCP1207的2脚,以调节输出电压的稳定,此为电压反馈环节。电阻R6取样主电流信号,经串联电阻R5和电容C4组成积分电路滤波后送入NCP1207的3脚,此为电流反馈环节。
2.3 同步整流管
电源系统采用电流驱动同步整流技术[8],基本思路是通过使用低通态电阻的MOSFET代替DC/DC变换器输出侧的整流二极管工作,以最大限度地降低整流损耗,即通过检测流过自身的电流来获得MOSFET驱动信号,VT1在流过正向电流时导通,而当流过自身的电流为零时关断,使反相电流不能流过VT1,故MOSFET与整流二极管一样只能单向导通。
选择同步整流管主要是考虑管子的通态电流要大,通态电阻小,反向耐压足够大(应按24V时变压器次级变换反向电压计 算),且寄生二极管反向恢复时间要短。经对实际电路的分析计算,选用ONSEMI公司生产的MTY100N10E的MOSFET管,其耐压100V,通态电流为100A,通态电阻为11MΩ,反向恢复时间为145ns,开通延迟时间和关断延迟时间分别为48ns和186ns,能满足系统工作要求。
3 降耗及降电磁污染的手段
3.1 降耗措施
(1)利用TDA4863芯片优越性能
TDA4863的性能特点是:当输入电压较高时,片内APFC电路从电网中吸取较多的功率;反之,当输入电压较低时则吸收较少的功率,这就抑制了产生谐波电流,使功率因数接近单位功率因数;片内还包含有源滤波电路,能滤除因输出电压脉动而产生的谐波电流;芯片的微电流工作条件也降低了元器件的损耗。