主动式PFC电路
毫无疑问,这种电路仅可以在配有主动PFC电路的电源中才能看到。图16描述的正是典型的PFC电路:
主动式PFC电路图
主动式PFC电路通常使用两个功率MOSFET开光管。这些开光管一般都会安置在一次侧的散热片上。为了易于理解,我们用在字母标记了每一颗MOSFET开光管:S表示源极(Source)、D表示漏极(Drain)、G表示栅极(Gate)。
PFC二极管是一颗功率二极管,通常采用的是和功率晶体管类似的封装技术,两者长的很像,同样被安置在一次侧的散热片上,不过PFC二极管只有两根针脚。
PFC电路中的电感是电源中最大的电感;一次侧的滤波电容是主动式PFC电源一次侧部分最大的电解电容。图16中的电阻器是一颗NTC热敏电阻,可以更加温度的变化而改变电阻值,和二级EMI的NTC热敏电阻起相同的作用。
主动式PFC控制电路通常基于一颗IC整合电路,有时候这种整合电路同时会负责控制PWM电路(用于控制开光管的闭合)。这种整合电路通常被称为 “PFC/PWM combo”.
照旧,先看一些实例。在图17中,我们将一次侧的散热片去除之后可以更好的看到元器件。左侧是瞬变滤波电路的二级EMI电路,上文已经详细介绍过;再看左侧,全部都是主动式PFC电路的组件。由于我们已经将散热片去除,所以在图片上已经看不到PFC晶体管以及PFC二极管了。此外,稍加留意的话可以看到,在整流桥和主动式PFC电路之间有一个X电容(整流桥散热片底部的棕色元件)。通常情况下,外形酷似陶制圆盘电容的橄榄色热敏电阻都会有橡胶皮包裹。
主动式PFC元器件
图18是一次侧散热片上的元件。这款电源配备了两个MOSFET开光管和主动式PFC电路的功率二极管:
开光管、功率二极管
开光管
开关电源的开关逆变级可以有多种模式,我们总结了一下几种情况:
模式 |
开光管数量 |
二极管数量 |
电容数量 |
变压器针脚 |
单端正激 |
1 |
1 |
1 |
4 |
双管正激 |
2 |
2 |
0 |
2 |
半桥 |
2 |
0 |
2 |
2 |
全桥 |
4 |
0 |
0 |
2 |
推挽 |
2 |
0 |
0 |
3 |
当然了,我们只是分析某种模式下到底需要多少元器件,事实上当工程师们在考虑采用哪种模式时还会收到很多因素制约。
目前最流行的两种模式时双管正激(two-transistor forward)和全桥式(push-pull)设计,两者均使用了两颗开光管。这些被安置在一次侧散热片上的开光管我们已经在上一页有所介绍,这里就不做过多赘述。
以下是这五种模式的设计图:
单端正激(Single-transistor forward configuration)
双管正激(Two-transistor forward configuration)
半桥(Half bridge configuration)
全桥(Full bridge configuration)
推挽(Push-pull configuration)
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