一種無APFC的低成本全電壓設(shè)計(jì)方案

　　本文提出一種解決全電壓的大功率電源方案，采用自動(dòng)倍壓方式，對(duì)輸入電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)電壓等級(jí)確定是否進(jìn)行倍壓處理，以滿足全電壓自適應(yīng)要求。

　　同時(shí)結(jié)合過零檢測(cè)電路，可實(shí)現(xiàn)在無NTC-負(fù)溫度系數(shù)電阻狀態(tài)下的零壓零流啟動(dòng)，有效扼制浪涌電流，提高系統(tǒng)可靠性和耐用性。此外，能滿足“能源之星”的待機(jī)功耗要求，增強(qiáng)了技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，可滿足了節(jié)能環(huán)保的要求。

　　1.引言

　　相對(duì)于傳統(tǒng)線性電源，開關(guān)電源擁有體積小、重量輕、效率高等方生俱來的優(yōu)勢(shì)。因此近些年，研究開關(guān)電源的人越來越多，相應(yīng)的技術(shù)也層出不窮。研究成本低廉、性能可靠、兼容性強(qiáng)的開關(guān)電源成為眾多電源設(shè)計(jì)工程師不斷努力的目標(biāo)。本文針對(duì)大功率開關(guān)電源提出一種無APFC的低成本全電壓設(shè)計(jì)方案，該方案使用自動(dòng)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(tǒng)計(jì)全世界交流電壓，可以將電壓分為：

　　日本為代表的100V，美國(guó)為代表的120V，墨西哥為代表的127V，中國(guó)為代表的220V，歐洲多為230V，澳大利亞240V.因此，世界各國(guó)電壓分布在100V-127V和220V-240V兩個(gè)電壓段。即若能滿足這兩個(gè)電壓段要求的開關(guān)電源，即可認(rèn)為是全電壓開關(guān)電源。實(shí)現(xiàn)全壓的開關(guān)電源目前大致可分為：普通無級(jí)式、APFC無級(jí)式、自動(dòng)倍壓式。

　　2.1 普通無級(jí)式

　　普通無極開關(guān)電源在小功率開關(guān)電源中應(yīng)用非常廣泛。在小于300W的小功率段，設(shè)計(jì)者通常在兼顧結(jié)構(gòu)和成本的前提下，采用100-240V的全段電壓方案。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)功率器件（如：火牛、開關(guān)管、整流管）則提出了較高要求。由于在一定范圍器件參數(shù)的提高對(duì)于價(jià)格并無太大影響，使得在小功率段具備相當(dāng)?shù)男詢r(jià)比的。隨著功率上升，電源對(duì)各部分的功率器件提出了新的要求，這個(gè)要求在價(jià)格上和技術(shù)上都有較大的困難。

　　2.2 APFC無級(jí)式

　　APFC是主動(dòng)式PFC，使用專用PFC控制器。

　　電路功率元件由標(biāo)準(zhǔn)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(huán)，而電流位于內(nèi)環(huán)。因此，APFC在保證輸出端恒定電壓的同時(shí)，使得電流的波形為正弦波。

　　APFC帶來的好處也是顯而易見：

　?、佥^大的提高功率因數(shù)；

　?、诳梢约嫒葺斎?00-240V全段電壓；

　?、?a target="_blank">EMC方面有很好的改善。

　　不足之處：

　?、袤w積和重量有所增大；

　?、陔娫闯杀敬蟾庞邪俜种迨纳仙?/p>

　　2.3 自動(dòng)倍壓式

　　鑒于手動(dòng)操作的種種弊端，以及世界各國(guó)電壓規(guī)律，自動(dòng)倍壓式在手動(dòng)倍壓式基礎(chǔ)加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了低電壓國(guó)家輸入電壓的自動(dòng)切換。自動(dòng)倍壓開關(guān)可以采用繼電器、MOSFET、IGBT、可控硅。由于該設(shè)計(jì)應(yīng)用在50-60Hz的工頻條件下，考慮過零要求，以及生產(chǎn)成本。

　　選用可控硅作為開關(guān)切換器件?？煽毓柙诔杀旧嫌兄鴺O大的優(yōu)勢(shì)，而響應(yīng)速度又能滿足要求。

　　3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

　　電源基本指標(biāo)：額定輸出1200W，峰值功率2400W;輸入電壓可AC100-127V和220-240V;輸出電壓為DC160V.系統(tǒng)滿足全球電壓兼容的同時(shí)，兼具備低于0.3瓦的超低待機(jī)功耗能力。

　　3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　整機(jī)系統(tǒng)可分為主電源部分用來給功放部分提供電力。輔助電源提供初級(jí)控制電路和次級(jí)控制電路使用?？刂破饔脕韺?shí)現(xiàn)自動(dòng)電壓識(shí)別及倍壓功能，同時(shí)結(jié)合MCU 《http://ic.big-bit.com/search_MCU_1_1.html》實(shí)現(xiàn)遙控喚醒系統(tǒng)功能。AC轉(zhuǎn)DC的整流部分，輔助電源與主電源設(shè)計(jì)成獨(dú)立供電方式。在待機(jī)模式中輔助電源脫離主電源整流部分，這樣為低待機(jī)功耗提供了硬件基礎(chǔ)。