開(kāi)關(guān)電源技術(shù) (復(fù)習(xí))課件

2023/1/171復(fù)習(xí)：開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)容一、電源的重要性：一切設(shè)備需要電源；設(shè)備的更新，電源也跟隨更新。

電源無(wú)法集成：（1）電源的功率很大；（2）不同的設(shè)備需要不同的電源，包括電壓、電流、功率密度、體積、效率、EMI等等。（3）變壓器、電感、大的電解電容也無(wú)法集成。（4）電源的功率大，損耗也很大，散熱也是一個(gè)問(wèn)題。2023/1/1721.了解開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用。

2.開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)（組成部分）。

3.元器件的選擇—MOS管、二極管、電阻和電容

4.掌握拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理，能畫(huà)出原理圖。

5.磁性元器件（變壓器和電感）的特性。

6.PWM控制方法--UC3842的應(yīng)用。

7.電源輸入級(jí)電路的介紹。

8.功率因數(shù)校正（PFC）。

9.同步整流及其控制方法。

10.用UC3842控制的反激電路的工作原理，每個(gè)元器件在電路中的作用，每一部分電路的作用。

11.規(guī)格說(shuō)明書(shū)---IPS和TestPlan。二、開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)容(知識(shí)點(diǎn)）2023/1/173二、開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)容(技能和能力）1.學(xué)會(huì)分析電路工作原理。

2.掌握調(diào)試電路的方法，明白每一步調(diào)試的作用。

3.掌握測(cè)試電路的方法。

4.學(xué)會(huì)如何分析電路故障和排除電路故障。

5.熟悉電路中元件布局的一些簡(jiǎn)單規(guī)則。2023/1/175

離線式電源電路圖模塊電源電路圖1模塊電源電路圖22023/1/176

3.功率器件之一：MOS管

MOS管的等效電路（輸入輸出電容CgsCds，反并聯(lián)二極管）2.MOS管的三個(gè)工作區(qū)域條件MOS管的參數(shù)：Rds（on），VdsIds（與溫度有關(guān)）功率損耗等MOS管的驅(qū)動(dòng)：三種驅(qū)動(dòng)方法（MOS管屬于電壓型控制器件，GS之間的電壓來(lái)控制D、S之間的導(dǎo)通情況。）4.MOS管的封裝以及生產(chǎn)的公司

HAT2140的datasheet1

STD5NM50T4的datasheet2023/1/177B.MOS管的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路：

1)直接驅(qū)動(dòng)

V147R1Q1IRF53020kR2D1D4D3

電阻R1的作用是限流和抑制寄生振蕩，一般為10ohm到100ohm，R2是為關(guān)斷時(shí)提供放電回路的；穩(wěn)壓二極管D1和D2是保護(hù)MOS管的門(mén)極和源極；二極管D3是加速M(fèi)OS的關(guān)斷。2023/1/179

3)

耦合驅(qū)動(dòng)（利用驅(qū)動(dòng)變壓器耦合驅(qū)動(dòng)）

當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率MOS管不共地或者M(jìn)OS管的源極浮地的時(shí)候，比如Buck變換器或者雙管正激變換器中的MOS管，利用變壓器進(jìn)行耦合驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)變壓器的作用：1.解決驅(qū)動(dòng)MOS管浮地的問(wèn)題；2.減少干擾。2023/1/1710

4.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類(lèi)型：非隔離：Buck、Boost和Buck-Boost；隔離的：flyback、forward、halfbridge、fullbridge、push-pull2.分析拓?fù)涞墓ぷ髟恚ǚ€(wěn)態(tài)分析）（CCM和DCM）：Buck、Boost和doubleforward等。2023/1/1711

降壓式變換器（BuckConverter）的介紹MOS管；續(xù)流二極管（freewheel）D；濾波電感L；濾波電容C；負(fù)載RL。

1.Buck變換器的結(jié)構(gòu)Buck變換器的結(jié)構(gòu)如右圖所示：2023/1/1713

(a)

(b)

(c)

Buck變換器工作在不同模態(tài)的等效電路2023/1/1714Buck變換器在連續(xù)模式和不連續(xù)模式的主要波形2023/1/1715討論電感電流連續(xù)時(shí)變換器的工作原理(穩(wěn)態(tài)）：

分析之前作如下假設(shè)：（1）所有有源器件Q和D導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間為零。導(dǎo)通時(shí)電壓為零，關(guān)斷時(shí)漏電流為零。（2）在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，濾波電容電壓，即輸出電壓Vout，有很小紋波(電壓），但可認(rèn)為基本保持不變,其值為Vo。（3）電感和電容均為無(wú)損耗的儲(chǔ)能元件。2023/1/1717(2)

模態(tài)2[Ton—Ts][對(duì)應(yīng)于圖(b)]

在t=Ton時(shí)，Q1關(guān)斷，iLf

通過(guò)二極管D1

繼續(xù)流通。加在Lf

上的電壓為-V0，iLf線性減小。下降斜率為-Vo/Lf。在t=Ts時(shí)，iLf達(dá)到最小值ILfmin。在Q截止期間，iLf的減小量ΔiLf（-）=

在t=Ts時(shí)，Q1又導(dǎo)通，開(kāi)始下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。2023/1/1718

穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電感電流iLf的波形為一個(gè)三角波，周期性地在ILfmin到ILfmax的范圍內(nèi)變化。Q導(dǎo)通期間ILf的增長(zhǎng)量等于它在Q截止期間的減小量。即：3.Buck變換器的基本關(guān)系式

由前面的分析可以得到：

化簡(jiǎn)得到：2023/1/1719

穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)輸出濾波電容Cf的平均充電與放電電流為零，故變換器輸出電流I0就是iLf的平均值，即

假定變換器的損耗為零，那么輸出功率P0=V0*I0等于輸入功率Pin=Vin*Iin

，即

推導(dǎo)ILfmax

和ILfmin2023/1/1721

實(shí)際電容有損耗，即具有等效串聯(lián)電阻ESR，這時(shí)輸出電壓脈動(dòng)的計(jì)算公式為：

升壓式變換器（BoostConverter）的介紹MOS管；升壓二極管（step-up）D；濾波電感L；濾波電容C；負(fù)載RL。

1.Boost變換器的結(jié)構(gòu)Boost變換器的結(jié)構(gòu)如右圖所示：

2.Boost變換器的工作原理分析

Boost變換器存在兩種導(dǎo)電模式，即連續(xù)導(dǎo)電模式CCM(ContinuousConductionMode)和不連續(xù)導(dǎo)電模式DCM(DiscontinuousConductionMode)。連續(xù)導(dǎo)電模式是指在一個(gè)周期內(nèi)電感電流是連續(xù)的（兩種開(kāi)關(guān)模態(tài)a和b)；而不連續(xù)導(dǎo)電模式是指電感電流在一個(gè)周期內(nèi)是斷續(xù)的也就是有一段時(shí)間電感電流為零(三種開(kāi)關(guān)模態(tài)a、b和c)。

Boost變換器在連續(xù)模式和不連續(xù)模式的主要波形討論電感電流連續(xù)時(shí)變換器的工作原理(穩(wěn)態(tài)）：

分析之前作如下假設(shè)：（1）所有有源器件Q和D導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間為零。導(dǎo)通時(shí)電壓為零，關(guān)斷時(shí)漏電流為零。（2）在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，濾波電容電壓，即輸出電壓Vout，有很小紋波(電壓），但可認(rèn)為基本保持不變,其值為Vo。（3）電感和電容均為無(wú)損耗的儲(chǔ)能元件。(1)

模態(tài)1[0—Ton][對(duì)應(yīng)于圖(a)]

在t=0時(shí)，Q1導(dǎo)通，Vin通過(guò)Q1

升壓電感Lf，其電流iLf線性上升，上升斜率為Vin/Lf。負(fù)載由濾波電容Cf供電。在t=Ton時(shí)，iLf達(dá)到最大值ILfmax。在Q導(dǎo)通期間，iLf的增長(zhǎng)量ΔiLf（+）=

穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電感電流iLf的波形為一個(gè)三角波，周期性地在ILfmin到ILfmax的范圍內(nèi)變化。Q導(dǎo)通期間ILf的增長(zhǎng)量等于它在Q截止期間的減小量。即：3.Boost變換器的基本關(guān)系式

由前面的分析可以得到：

化簡(jiǎn)得到：

在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，電感Lf都有一個(gè)儲(chǔ)能和能量通過(guò)D的釋放過(guò)程，也就是說(shuō)必然有能量送到負(fù)載端。因此，如果該變換器沒(méi)有接負(fù)載，則這部分能量不能消耗掉，必會(huì)使V0不斷升高，最后使變換器損壞。這是Boost變換器與Buck變換器的本質(zhì)不同點(diǎn)。

若Boost變換器的損耗可忽略，則有

式中，I0和Ii分別為變換器輸出電流和輸入電流平均值。通過(guò)D的電流平均值ID等于負(fù)載電流I0

。

通過(guò)Q的電流平均值IQ為：

通過(guò)Q和D的電流最大值與電感電流最大值相等。

Q和D分別截止時(shí)加在它們上的電壓均為輸出電壓V0。2023/1/1732

學(xué)習(xí)網(wǎng)址

2023/1/1733反激式變換器（FlybackConverter）的介紹

反激變換中變壓器有兩個(gè)繞組：原邊繞組W1和副邊繞組W2，兩繞組要緊密耦合。反激式變換器的電路圖如下圖所示：2023/1/1734原邊副邊W1W2+-Vout1.反激式變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)/電路圖

圖中繞組符號(hào)標(biāo)有“***”號(hào)的一端，表示變壓器各繞組的同名端，也就是該繞組的始端。

Flyback變換器由于電路簡(jiǎn)潔，所用元器件少，適合多路輸出。2023/1/1735

2.和Boost、Buck變換器一樣，F(xiàn)lyback變換器也有電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作方式。對(duì)Flyback變換器來(lái)說(shuō)，電流連續(xù)是指變壓器兩個(gè)繞組的合成安匝在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中不為零，而電流斷續(xù)是指合成安匝在Q截止期間有一段時(shí)間為零。圖中a、b、c給出了變換器在不同開(kāi)關(guān)模態(tài)下的等效電路圖。

(a)Q導(dǎo)通

(b)Q關(guān)斷

(C)Q關(guān)斷，電流斷續(xù)

2023/1/1736

3.

反激變換器的工作原理分析下面討論flyback工作在電流連續(xù)模式下的工作原理：

2023/1/17374.基本關(guān)系式

穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，Q1導(dǎo)通期間磁通?增長(zhǎng)量等于它在截止期間磁通?的減小量。即：

Vin/W1*D*Ts=Vo/W2*(1-D)*Ts，則Vo=Vin/K12*D/(1-D).式中，K12=W1/W2是原邊與副邊繞組的匝比。

2023/1/1738

作業(yè)

畫(huà)出Buck、Boost、雙管正激、反激變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并列出輸入和輸出電壓之間的關(guān)系式。2023/1/17395.磁性元器件（變壓器和電感）的特性2023/1/1740第二部分：控制電路的介紹PartⅡ：ControlCircuitIntroduction

控制電路的作用：1.對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，穩(wěn)定所需要的輸出電壓；

2.設(shè)置電路工作的頻率。

3.保護(hù)功能：如OCP、OVP、OTP等。

4.實(shí)現(xiàn)電路中其他的一些功能：如控制LED指示燈的顏色：正常工作時(shí)燈的顏色，報(bào)警時(shí)燈的顏色。6.PWM（或PFM）控制方法--UC3842的應(yīng)用（PFC芯片）2023/1/1741控制芯片通常有兩種工作方式：1.PWM；2.PFMPWM控制方式主要用在DC-DC變換器和PFC變換器中。而PFM主要用在功率因數(shù)校正（PFC）和諧振變換器中，如諧振半橋（Half-bridgeLLCresonantconverter）。

本課程主要講述電流模式的PWM控制方法：最基本的特點(diǎn)：頻率不變（fs)，調(diào)制脈沖寬度。2023/1/1742

電流模式PWM控制方法

電流模式PWM控制器電路有兩個(gè)控制環(huán)：外環(huán)檢測(cè)輸出電壓并提供一個(gè)誤差信號(hào)給內(nèi)環(huán)；內(nèi)環(huán)比較誤差信號(hào)與電感電流，決定關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻。最終結(jié)果是改變脈沖寬度，達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定。以UC384X系列為例講解電流模式的PWM控制方法

Datasheet見(jiàn)UC3842.pdf文檔

2023/1/1743UC384X系列的結(jié)構(gòu)框圖VFB檢測(cè)輸出電壓–電壓誤差放大器

比較器---電壓誤差放大器的輸出與檢測(cè)電感電流的大小進(jìn)行比較，輸出PWM波去控制MOS的導(dǎo)通與關(guān)斷。升壓式電源電路圖如下圖：

檢測(cè)電感電流2023/1/1745UC384X系列PWM控制芯片，首先要掌握以下幾個(gè)知識(shí)要點(diǎn)：1.每個(gè)的引腳的名稱(chēng)；2.每個(gè)引腳的作用，以及它在電路中的連接；3.弄懂一些簡(jiǎn)單的曲線圖（參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系）比如振蕩頻率與RT、CT之間的關(guān)系。

2023/1/1746VFBG1(S)G2(S)H(S)VrefVout

-

+

開(kāi)關(guān)電源控制環(huán)路的結(jié)構(gòu)框圖2023/1/1747

PWM控制芯片UC3842的介紹PinConnection---腳分布（腳連接）Minidip/SO8-----封裝2023/1/1748引腳功能描述1補(bǔ)償誤差放大器的輸出，可用于環(huán)路補(bǔ)償2電壓反饋誤差放大器的反相輸入端，通過(guò)一個(gè)電阻分壓器連接到輸出端3電流取樣一個(gè)正比于電感電流的電壓接至此輸入端，PWM用此信息停止開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通2023/1/17494RT/CT通過(guò)連接RT到Vref和電容CT到地使振蕩器頻率和最大占空比可調(diào)，輸出頻率可達(dá)到500KHz。5地此管腳是控制電路和功率電路公共的地。6輸出輸出可直接驅(qū)動(dòng)功率MOS管的門(mén)極，高達(dá)1A峰值電流經(jīng)過(guò)此引腳拉和灌。7Vcc此引腳是控制IC的正電源（工作電壓）8Vref該管腳是參考輸出（基準(zhǔn)電壓輸出）它通過(guò)RT給CT提供充電電流。2023/1/1750

啟動(dòng)電壓X842B/4B/3B/5B的差別：

最小的工作電壓

最大占空比、開(kāi)關(guān)頻率與振蕩頻率最大占空比f(wàn)s開(kāi)關(guān)頻率UC3842/4396%振蕩頻率foscUC3844/4548%1/2fosc2023/1/1751

振蕩電阻和振蕩頻率之間的關(guān)系

振蕩電阻與最大占空比之間的關(guān)系（CT固定）2023/1/1752

振蕩器和輸出波形

電阻和電容的值決定最大占空比2023/1/1753

欠電壓鎖定（Vcc）

遲滯（hysteresis）2023/1/1754

電流檢測(cè)電路2023/1/1755

隔離MOS管驅(qū)動(dòng)和電流變壓器檢測(cè)

隔離MOS管驅(qū)動(dòng)

電流變壓器檢測(cè)

電流變壓器的基本知識(shí)2023/1/1756

關(guān)閉----IC停止工作（通過(guò)Pin1實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能）

高電平----IC停止工作；低電平----IC正常工作2023/1/1757

誤差放大器的補(bǔ)償

采樣電阻—電阻分壓器

補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的作用及測(cè)試（相角裕度和幅值裕度）（1）穩(wěn)定輸出電壓；（2）改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)。2023/1/1758

外部時(shí)鐘同步

外部時(shí)鐘同步:UC3842工作的頻率與另外一個(gè)UC3842工作的頻率相一致。2023/1/1759Soft-Start————

軟啟動(dòng)通過(guò)1Mohm電阻給C充電，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，二極管起箝位作用。電容電壓逐漸增加，Pin1的電壓逐漸增加，占空比逐漸增加。積分電路或者微分電路？2023/1/1760（7）Vcc---芯片的工作電壓?jiǎn)?dòng)電壓16V/啟動(dòng)電流0.3mA---啟動(dòng)電路如右圖：工作電壓12V/工作電流12mA---工作電壓由變壓器的輔助繞組來(lái)提供。2023/1/1761UC3842與UCC2800的比較：

Pin兼容，每一個(gè)引腳的功能和作用一樣。替代品：primarypart和secondpart

（secondsource）首要的元件替代的元件比如：電阻（KOAPHYCOMP）和電容（AVXTHDVishay）2023/1/1762

7、同步整流

為什么要采用同步整流？

電源輸出1.8V/50A。用肖特基二極管進(jìn)行整流，而肖特基二極管的正向壓降一般為0.3v。副邊電路二極管的損耗：0.3*50=15W，而輸出才90W。損耗占副邊總的功率為：15/(15+90)=14.3%。因此，必須采用同步整流技術(shù)，用MOS管來(lái)替代二極管。2023/1/1763

副邊整流輸出電路（二極管整流）如下：

兩個(gè)二極管總的功率損耗近似：P=I*U=0.67*120=80.4WVf增加，增大D，保持Vout不變。增大D會(huì)影響電路的其它性能。由于上述原因，二極管的壓降大，引入了同步整流技術(shù)。2023/1/1764

如：二極管43CTQ的部分?jǐn)?shù)據(jù)資料如下：MOS管HAT2165的部分?jǐn)?shù)據(jù)資料如下：

兩個(gè)MOS管并聯(lián)2023/1/1765副邊輸出同步整流電路如下：2023/1/1766

一、同步整流技術(shù)的意義：

集成電路工作電壓的不斷降低對(duì)其供電電源（主要是DC-DC整流模塊）提出了新的要求。

1.用肖特基二極管進(jìn)行整流，而肖特基二極管的正向壓降一般為0.3v，若輸出電壓降低到2v以下，僅損耗在肖特基管的正向?qū)▔航瞪系墓β示拖喈?dāng)于電源模塊輸出功率的10%以上。因此，要想取得較高的功率密度幾乎是不可能的。

2.同步整流技術(shù)采用同步整流管來(lái)代替肖特基二極管進(jìn)行輸出整流，解決了因二極管正向壓降引起的功率損耗問(wèn)題，使得輸出整流的損耗減少到最小，大大提高了低壓大電流DC-DC整流模塊的效率。2023/1/1767

二、同步整流管的datasheet分析同步整流管與普通的功率MOS管工作原理一樣，只是參數(shù)上有點(diǎn)差別，驅(qū)動(dòng)電壓也有點(diǎn)差別而已，具體可以參考MOS管的datasheet。

HAT2165的datasheet

IRFP460的datasheet2023/1/1768

同步整流技術(shù)的核心問(wèn)題是同步整流管的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，根據(jù)同步整流管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)源，可以將同步整流管的驅(qū)動(dòng)方式分為外部驅(qū)動(dòng)式（controllerdriven）和自驅(qū)動(dòng)式（self－driven），相對(duì)于自驅(qū)動(dòng)方式，外部驅(qū)動(dòng)方式不僅需要額外的器件，增加電路的復(fù)雜性，提高電路的成本，而且其對(duì)于電路效率的貢獻(xiàn)也很少，因此在實(shí)際的電路中很少采用外部驅(qū)動(dòng)方法。

三、副邊同步整流管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)分析與研究

在2000年的APEC上，電壓驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)出現(xiàn)了很大的發(fā)展和提高，有人提出了柵極電荷保持技術(shù)(Gatechargeretention)和柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)(Gatechargecommutation)技術(shù)，較好地解決了電壓驅(qū)動(dòng)的死區(qū)問(wèn)題。下面將就兩種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析，并對(duì)他們應(yīng)用于有源箝位同步整流正激變換器的可行性進(jìn)行探討。2023/1/17691.柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)(Gatechargecommutation)柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理

該技術(shù)的電路簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)附加的繞組，充分利用了同步整流管的門(mén)-源電容。兩個(gè)二極管在此的作用是用來(lái)箝位SR門(mén)源電壓。當(dāng)不接這兩個(gè)二極管時(shí)，SR開(kāi)通時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為附加繞組上電壓的一半，關(guān)斷后門(mén)源電壓為相應(yīng)的負(fù)值，很明顯這將加大SR的驅(qū)動(dòng)損耗，當(dāng)接了兩個(gè)二極管后，SR開(kāi)通時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為附加繞組上的電壓，并且在SR關(guān)斷后，門(mén)源電壓箝位為-0.7左右，可以大大減少驅(qū)動(dòng)損耗。這個(gè)技術(shù)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，因?yàn)橐粋€(gè)SR管門(mén)極電容的放電荷被利用來(lái)給另外一個(gè)SR管門(mén)極充電，減少了損耗；第二，當(dāng)變壓器附加繞組上電壓為零時(shí)，兩個(gè)SR管仍然能夠?qū)?。下面將分析繞組電壓為零時(shí)段的工作過(guò)程。

2023/1/1770如圖4-4所示，在時(shí)刻t1之前，變壓器輔助繞組電壓為Vaux=V，t1時(shí)刻之后，Vaux=0必然對(duì)應(yīng)Cgs1放電，對(duì)Cgs2充電，如果不考慮充放電過(guò)程中的損耗，則兩個(gè)電容的充放電電荷量相等。則Vgs1=Vgs2。同理，在t3-t4時(shí)段可以得到：Vgs1=Vgs2

由此可見(jiàn)，在變壓器繞組電壓為零時(shí)段內(nèi)，兩個(gè)同步整流管上的電壓近似等于輔助繞組電壓幅值的一半，這說(shuō)明只要足夠的大，兩個(gè)同步整流管能夠同時(shí)導(dǎo)通，從而避免了同步整流管體二極管導(dǎo)通的問(wèn)題。2023/1/1771仿真電路

仿真結(jié)果：同步整流管驅(qū)動(dòng)波形柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用在半橋變換器中2023/1/1772

2.柵極電荷保持技術(shù)(Gatechargeretention)柵極電荷保持技術(shù)的原理

如圖上圖所示，在t1時(shí)刻以前，輔助開(kāi)關(guān)管Sa是導(dǎo)通的，Cgs上的電荷通過(guò)輔助管Sa釋放掉，開(kāi)關(guān)管S上的沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電壓。t1時(shí)刻，輔助管關(guān)斷，開(kāi)關(guān)管S上出現(xiàn)正的驅(qū)動(dòng)電壓，這個(gè)電壓通過(guò)二極管對(duì)Cgs充電，開(kāi)關(guān)管S導(dǎo)通。在t2時(shí)刻，當(dāng)開(kāi)關(guān)管S上的驅(qū)動(dòng)電壓消失，(比如正激變換器中變壓器磁復(fù)位結(jié)束)。此時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)管仍然處于關(guān)斷狀態(tài)，二極管D1由于承受反向電壓而截止。開(kāi)關(guān)管S導(dǎo)通直到t3時(shí)刻。當(dāng)Sa驅(qū)動(dòng)信號(hào)到來(lái)時(shí)，才截止。

應(yīng)用實(shí)例：變壓器繞組來(lái)驅(qū)動(dòng)同步整流管22023/1/1773

四、副邊同步整流驅(qū)動(dòng)方式

1.驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)同步整流管

2.用變壓器繞組來(lái)驅(qū)動(dòng)同步整流管13.用變壓器繞組來(lái)驅(qū)動(dòng)同步整流管22023/1/17748、功率因數(shù)校正（PFC）1、為什么采用功率因數(shù)校正？2、Boost功率因數(shù)校正的原理。3、控制芯片類(lèi)型（CCM和CRM模式）4、電路圖的分析。2023/1/1775為什么要用功率因數(shù)校正及其方法

從220V交流電網(wǎng)經(jīng)整流供給直流是電力電子及電子儀器中應(yīng)用極為廣泛的一種基本變流方案。例如離線式開(kāi)關(guān)電源的輸入端，AC電源經(jīng)全波整流后，一般接一個(gè)大電容，如圖下圖所示：2023/1/1776

輸入電流和電壓波形如下圖所示，輸入交流電壓Vi是正弦的，但是交流電流ii波形卻嚴(yán)重畸變，呈脈沖狀。

由此可見(jiàn)，大量應(yīng)用整流電路，要求電網(wǎng)供給嚴(yán)重畸變的非正弦電流，造成嚴(yán)重的后果，諧波電流對(duì)電網(wǎng)有危害作用，并且輸入端功率因數(shù)下降。2023/1/1777諧波電流對(duì)電網(wǎng)的危害

脈沖狀的輸入電流，含有大量諧波。右圖給出了輸入電流波形及電流諧波頻譜分析，其中電流的三次諧波分量達(dá)77.5%，五次諧波分量達(dá)50.3%，……總的諧波分量（或稱(chēng)總諧波畸變TotalHarmonicDistortion，用THD表示）為95.6%，輸入端功率因數(shù)僅有0.683，非常的低。輸入電流波形及其諧波分量頻譜分析2023/1/1778

歐盟已經(jīng)通過(guò)IEC555、EN61000-3-2等標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上限制了各類(lèi)電源系統(tǒng)的諧波含量。綜上所述，功率因數(shù)校正則是滿(mǎn)足這些要求的手段。功率因數(shù)校正：采用適當(dāng)?shù)碾娐罚瑴p小輸入電流的諧波含量，使輸入電流接近于正弦波；提高輸入端的功率因數(shù)

提高AC-DC電路輸入端功率因數(shù)和減小輸入電流諧波的主要方法有以下兩種：2023/1/1779

1.無(wú)源功率因數(shù)校正

在整流器和電容之間串聯(lián)一個(gè)濾波電感（如課本圖3-6），或者交流側(cè)接入諧振濾波器。LC諧振整流濾波電路如下圖所示：

主要優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高

。

主要缺點(diǎn)：尺寸、重量大，難以得到高的功率因數(shù)工作性能與頻率、負(fù)載變化及輸入電壓變化有關(guān)，電感和電容之間有較大的充放電電流等。2023/1/1780

2.有源功率因數(shù)校正

在整流器和負(fù)載之間接入一個(gè)DC-DC變換器，應(yīng)用電流反饋技術(shù)，使輸入端電流i波形跟蹤交流輸入正弦電壓波形，可以使i接近正弦。從而使輸入端THD小于5%，而功率因數(shù)可提高到0.99或更高。由于這個(gè)方案中，應(yīng)用了有源器件，故稱(chēng)為有源功率因數(shù)校正（Active-Power-FactorCorrection），簡(jiǎn)稱(chēng)APFC。

優(yōu)點(diǎn)：較高的功率因數(shù)，如0.97~0.99，甚至接近1；THD?。豢稍谳^寬的輸入電壓范圍（如90~264Vac）和寬頻帶下工作；體積小、重量輕，輸出電壓保持恒定。

缺點(diǎn)：電路復(fù)雜；MTBF下降，成本高。2023/1/1781

帶有源功率因數(shù)校正的電源系統(tǒng)輸入電流電壓的波形如下左圖，相應(yīng)的諧波含量的成分如下右圖：

從上圖可以看出，電流和電壓的相位及形狀都極為相似。各次諧波含量都非常的小。2023/1/1782

用控制芯片MC33260（安森美）的PFC電路如下圖：2023/1/1783功率因數(shù)校正的控制芯片：連續(xù)模式（CCM---continuousconductionmode)ATI公司：UC3854、UCC3817B英飛凌：ICE2PCS01GC賽意法：LT4981D國(guó)際整流：IR1150臨界模式（TM—Transitionmodeorcriticalconductionmode)A賽意法：LT6563B飛兆：FAN7529CTI公司：UC28050

2023/1/1784

功率因數(shù)校正的控制芯片：連續(xù)模式（CCM---continuousconductionmode)ATI公司：UC3854、UCC3817B英飛凌：ICE2PCS01GC賽意法：LT4981D國(guó)際整流：IR1150臨界模式（TM—Transitionmodeorcriticalconductionmode)A賽意法：L6563B飛兆：FAN7529CTI公司：UC28050

2023/1/1785Boost功率因數(shù)校正的原理PFC結(jié)構(gòu)框圖如下：

Multiplier(乘法器）

CA：currentamplifier電流誤差放大器

VA：voltageamplifier電壓誤差放大器2023/1/1786PFC的工作原理如下：

主電路的輸出電壓Vo和基準(zhǔn)電壓Vr比較后，輸入給電壓誤差放大器VA，整流電壓Vdc檢測(cè)值和VA的輸出電壓信號(hào)共同加到乘法器M的輸入端，乘法器M的輸出則作為電流反饋控制的基準(zhǔn)信號(hào)，與開(kāi)關(guān)電流is檢測(cè)值比較后，經(jīng)過(guò)電流誤差放大器CA加到PWM及驅(qū)動(dòng)器，以控制MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而使輸入電流（即電感電流）il的波形與整流電壓Vdc的波形基本一致，使電流諧波大為減小，提高了輸入端功率因數(shù)。由于功率因數(shù)校正器同時(shí)保持輸出電壓恒定，使下一級(jí)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)更容易些。2023/1/1787ILIAC

ONMOSFETOFFILIACONMOSFETOFF"CCM"type"TM"type

固定的頻率，占空比調(diào)節(jié)，連續(xù)的電流模式，也是平均電流模式控制，適用于大功率輸出的場(chǎng)合>200W

固定的導(dǎo)通時(shí)間，可變的開(kāi)光頻率。峰值電流模式控制，適用于小和中等功率輸出的場(chǎng)合<200W，工作在臨界模式PFC的控制方法

控制方法主要有兩種：1.平均電流模式2.峰值電流模式PFC預(yù)調(diào)整器

CCM和TM式，應(yīng)該使用哪一種？FF-CCMTMEMI濾波器必須對(duì)通常占線路電流20-40%的紋波電流進(jìn)行濾波處理。必須對(duì)高達(dá)線路電流2倍的紋波電流進(jìn)行濾波處理升壓電感器電感通常較高，飽和電流較低，鐵芯和銅線功耗較低。電感通常較低，飽和電流較高，鐵芯和銅線功耗較高，使用絞合線或多股導(dǎo)線。MOSFET管傳導(dǎo)功耗較低（電流形狀因數(shù)較