系统设计 - LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计

　　五、系统设计

　　LD7830的典型应用为反激拓扑结构，如图一所示。

　　5.1我们首先介绍LD7830的反激工作原理，假设交流输入电压波形是理想正弦波，整流桥也是理想的，则整流后输入电压瞬时值Vin（t）可表示为：

　　

　　其中VPK为交流输入电压峰值，VPK=√2×VRMS ， Vrms为交流输入电压有效值，FL为交流输入电压频率。再假定在半个交流输入电压周期内LD7830误差放大器的输出VCOMP为一恒定值，则初级电感电流峰值瞬时值I PKP（t）为：

　　

　　其中IPKP为相对于输入电压初级电感电流峰值的最大值。

　　在反激电路中，当MOSFET导通时，输入电压Vin（t）对电感充电，同时输出电容对负载放电，初级电感电流从零开始上升，令θ=2×π×FL×t：

　　

　　Ton为MOSFET导通时间，Lp为初级电感量，由上式可见，TON与相位无关。

　　假设变压器的效率为1且绕组间完全耦合，当MOSFET关断时，次级电感对输出电容充电和对负载放电，则：

　　

　　其中，TOFF为MOSFET关断时间，I PKS（θ）为次级峰值电流瞬时值，Ls为次级电感量， Vout为输出电压， VF为输出整流管正向压降，n为初次级匝比，TOFF随输入电压瞬时值变化而变化。

　　工作电流波形如图二所示，可见，在半个输入电压周期内，只要控制TON固定，则电感电流峰值跟随输入电压峰值，且相位相同，实现高功率因素PF.

　　

　　图二

　　5.2下面将针对反激拓扑结构介绍相关参数设计流程

　　5.2.1首先根据实际应用确定规格目标参数，如最小交流输入电压Vinmin， 最大交流输入电压Vinmax，交流输入电压频率FL，输出电压Vout，输出电流Iout，最大两倍频输出电压纹波ΔVo等。 然后针对目标参数进行系统参数预设计，先估计转换效率η来计算系统最大输入功率；最大输入功率Pin可表示为：

　　

　　再确定系统最小工作频率，LD7830 的开关频率是个变化量，表示为：

　　

　　最小开关频率Fsw-min出现在最小输入电压的正弦峰值处。系统设计中，最小开关频率Fsw-min一般设定在35kHz或更高。

　　确定变压器反射电压VOR，反射电压定义为： VOR=n（Vout+Vf）， VOR的取值影响MOSFET与次级整流管的选取以及吸收回路的设计。