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【技术要点】深度解析AC-DC电源设计

2013-06-17 09:11
姚看江湖
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  即使是对经验最丰富的电源设计人员来说,要在一个小体积内实现电源效率最大化也不是一件容易的事。需要小型电源设计的设备有很多,在给定时间内,这类设备可能需要为负载提供数百瓦的功率。对于高度限制小于1U的系统,强制空气冷却也许不可行,这意味着必须采用成本高昂的大表面积薄型散热器来实现散热管理。

  AC/DC电源就是输入为交流,输出为直流的电源模块。其中在这模块内部包含有整流滤波电路,降压电路和稳压电路。在AC/DC电源转换应用中,要求有较宽的输入范围,通常要求:85V~265V的交流输入,输出电源转换效率要求高,同时能有效提高节能性能,满负载效率在AC/DC电源设计中是一项主要考虑因素。提高AC/DC转换器效率,实现更好的节能性能的方法,是绿色能源的倡导。

  在大多数情况下,工作在这些功率水平的AC-DC电源需要某些类型的有源功率因数校正(PFC)。将功率半导体直接焊接到PCB板上然后再粘贴到底盘上,而不是使之绝缘并把它们用螺栓固定到底盘上。考虑到热粘贴材料的成本,整个组装成本将会下降。这也减少了电源的尺寸并减少了设备连接处温度约10摄氏度,从而可将平均无故障时间间隔大约增加一倍。对于AC-DC电源,一般把一个非隔离离线升压预转换器用作PFC级,其DC输出电压作为下游隔离DC-DC转换器的输入。由于这两个转换器是彼此串联的,故总体系统效率ηSYS为每个转换器的效率的乘积:

【技术要点】深度解析AC-DC电源设计   (1)

  由式(1)显然可见,一种具有众多高效特性的系统解决方案是结合交错式双临界传导模式(BCM)PFC与隔离式DC-DC转换器,其中,前者后面跟着不对称半桥(AHB),后者采用了带自驱动同步整流器的倍流整流器次级端。

【技术要点】深度解析AC-DC电源设计   

图1.12V、300W、小型通用AC-DC电源

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