离线开关电源 (SMPS) 是根据终端负载将电网电源转换为直流电源的经典产品。通常,这种开关电源包含两个转换级,为了实现更高的效率,需要采用性能更好的电源开关或实施不同的控制策略。上篇我们介绍了系统用途、系统实现、系统描述、市场信息和趋势,本文将重点介绍不同的SMPS解决方案。
离线电源(图腾柱PFC+LLC谐振转换器)
PFC
▷单升压 PFC
电路简单,易于控制
物料单成本低,故障率低
整流器造成的损耗不可避免
尺寸适中,EMI 性能处于中等水平
▷交错式升压 PFC
包含 2 个以上电源和无源元件
开关采用 180/120 度异相控制
整流器造成的损耗不可避免
改善效率、减小纹波电流
与单个大电感相比,电感总尺寸更小
简单方便,可有效提高输出功率
▷图腾柱PFC
减少电源开关数量
控制方式比升压 PFC 复杂
无桥结构可实现更佳效率和更高功率
快速桥臂需要宽禁带
导致辐射和浪涌电流问题
非常适合对功率密度/效率有要求的高端 PSU
▷NCP1680CrM图腾柱PFC 控制器
恒定导通时间 CrM 和谷底开关频率折返功能
交流电压监测和相位检测
新颖的电流感测方案
欠压锁定、热关断
逐周期限流,无霍尔传感器
目标应用 - 高功率密度 PSU
▷NCP1680的线路电压感测
在图腾柱拓扑中,交流线路电压相对于控制器接地浮空。这就需要采用差分测量技术来确定交流线路电压幅度。NCP1680 采用差分电压检测和整流功能来重建等于|VLVSNS1 - VLVSNS2|的波形。线路电压感测还将负责确定交流电压的极性(即正或负半线周期)以及其他重要功能:
a.交流电压频率监测
b.掉电保护特性
c.线路电压电平检测
d.交流过零驱动管理
线路电压感测配置
NCP1680产品手册
NCP1680技巧与诀窍
DC-DC 级
▷准谐振 (QR) 反激电路
采用与经典反激电路相同的设计,成本低,结构简单
Isec=0A 后进行谷底切换以减少损耗
漏感会引起危险的主电路电压尖峰,而 RCD 缓冲器可将其转换为热量
针对低输出水平(<200W)
需要消磁检测
▷有源箝位反激 (ACF) 电路
使用附加箝位开关来提高效率并保护主开关
回收漏感电流,而不是通过缓冲器来消耗相关能量
通过箝位电容和漏感实现 零电压开关
针对中等输出水平 (120W-240W)
需要准确计算谐振电路参数
▷LLC
通过谐振转换器拓宽软开关的范围,以提高效率
初级侧 零电压开关、次级侧 零电流开关
集成电感以节省空间
BOM 较简单,谐振储能电路设计和控制算法较复杂
良好的 EMI 和输出纹波
输出范围有限
针对高输出水平(>240W)
▷反激式/LLC 同步整流
用开关替换,节省导通损耗,提高效率
准确的开关时序检测
▷NCP4390双通道 LLC 控制器
恒定导通时间 CrM 和谷底开关频率折返功能
交流电压监测和相位检测
新颖的电流感测方案
欠压锁定、热关断
逐周期限流,无霍尔传感器
目标应用 - 高功率密度 PSU
▷NCP4390 的双边沿跟踪
NCP4390 使用了一种双边沿跟踪方法,可以基于两个不同时间参考预测同步整流电流过零瞬间。该技术不仅大幅缩短了正常操作期间的死区时间,而且可以在任何瞬态和模式变化期间提供稳定的同步整流控制。
单引脚同步整流导通检测
审核编辑:刘清
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原文标题:图文详解离线开关电源(SMPS)方案,一看就懂
文章出处:【微信号:onsemi-china,微信公众号:安森美】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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