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节能型开关电源的设计

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:712

随着各种家用电器涌人家庭,在家庭用电量中,待机电量所占比例也越来越大。据调查,待机功率一般达到用电功率的十分之一左右。如果能节省这部分电能,就可以少向大气排放1430万吨的c仇。而电视机、显示器、电脑等都采用了开关电源,其待机功率达到1w,因而有必要改进现在常用的开关电源,设计出高效、低能耗的新型开关电源。

另外,开关电源内含dc变换电路,会在供电线路中产生高次谐波,造成功率因数偏低,供电线路能耗增加.而且电流中的高次谐波成分可能引起变电所中电容器的燃烧,以及使水力发电机的转子产生2倍电源频率的振动而损坏。因此必须减少开关电源产生的高次谐波。

传统的开关电源结构如图1,是将功率因数校正电路(pfcpowerfactorcorrection)和dc-dc变换电路串联起来,因而效率低,要减少待机功率也相当困难。

本设计的开关电源结构见图2,可称为混合并联方式,通过采用优良的dc/dc转换ic辅以电压反馈和增大导通角的措施,使这一开关电源在70-350w的功率范围内,效率达90%以上,待机功率仅o.1w,高次谐波的抑制也达到了iec61000-3-2规范的d类(适用于液晶电视、显示器、电脑)。

转换ic选用了英飞凌公司第三代高整合功率集成电路coo1set f3系列产品ice3b5565p,它在单一封装中,结合了英飞凌coolmos功率金属氧化层半导体场效应晶体管(mosfet),与新型的脉宽调制(pwm)控制集成电路。待机耗电量较其他同类产品少1/3,适用于设计更具成本效益、效率更佳的供电系统。

整机电路见图30交流电源经共模扼流圈i"后被bd1整流;l1和c1,c2组成下型滤波(c2的容量非常小,滤波后仍为脉动波形)pt用于抑制浪涌电流。整流滤波后的脉动直流电压一路经变压器t1的初级绕组和二极管d3被ic 1中的场效应管开、关,从t1次级绕组经d7输出脉动直流电压。另一路经d2,c3滤波后得到的直流电压经由t2的初级绕组被场效应管开、关,从t2的次级绕组经d8,d9输输出出直流电压,

结果,脉动直流电压和直流电压被相加输出,使输出波形中有较大纹波过加上反馈后纹波就没有了。电路中特别设计了6t线圈、电感l2及二极管d1,以抑制高次谐波。

在电路的输出端加人了由c10,l3,c11组成的下型滤波器。当变压器次级电压有超过滤波电容上电压时,这时流经电感和二极管的电流波形变成了三角波,经二型滤波器平均化后,相当于扩大了导通角,使得尖因而也抑制了高次谐波。

随着各种家用电器涌人家庭,在家庭用电量中,待机电量所占比例也越来越大。据调查,待机功率一般达到用电功率的十分之一左右。如果能节省这部分电能,就可以少向大气排放1430万吨的c仇。而电视机、显示器、电脑等都采用了开关电源,其待机功率达到1w,因而有必要改进现在常用的开关电源,设计出高效、低能耗的新型开关电源。

另外,开关电源内含dc变换电路,会在供电线路中产生高次谐波,造成功率因数偏低,供电线路能耗增加.而且电流中的高次谐波成分可能引起变电所中电容器的燃烧,以及使水力发电机的转子产生2倍电源频率的振动而损坏。因此必须减少开关电源产生的高次谐波。

传统的开关电源结构如图1,是将功率因数校正电路(pfcpowerfactorcorrection)和dc-dc变换电路串联起来,因而效率低,要减少待机功率也相当困难。

本设计的开关电源结构见图2,可称为混合并联方式,通过采用优良的dc/dc转换ic辅以电压反馈和增大导通角的措施,使这一开关电源在70-350w的功率范围内,效率达90%以上,待机功率仅o.1w,高次谐波的抑制也达到了iec61000-3-2规范的d类(适用于液晶电视、显示器、电脑)。

转换ic选用了英飞凌公司第三代高整合功率集成电路coo1set f3系列产品ice3b5565p,它在单一封装中,结合了英飞凌coolmos功率金属氧化层半导体场效应晶体管(mosfet),与新型的脉宽调制(pwm)控制集成电路。待机耗电量较其他同类产品少1/3,适用于设计更具成本效益、效率更佳的供电系统。

整机电路见图30交流电源经共模扼流圈i"后被bd1整流;l1和c1,c2组成下型滤波(c2的容量非常小,滤波后仍为脉动波形)pt用于抑制浪涌电流。整流滤波后的脉动直流电压一路经变压器t1的初级绕组和二极管d3被ic 1中的场效应管开、关,从t1次级绕组经d7输出脉动直流电压。另一路经d2,c3滤波后得到的直流电压经由t2的初级绕组被场效应管开、关,从t2的次级绕组经d8,d9输输出出直流电压,

结果,脉动直流电压和直流电压被相加输出,使输出波形中有较大纹波过加上反馈后纹波就没有了。电路中特别设计了6t线圈、电感l2及二极管d1,以抑制高次谐波。

在电路的输出端加人了由c10,l3,c11组成的下型滤波器。当变压器次级电压有超过滤波电容上电压时,这时流经电感和二极管的电流波形变成了三角波,经二型滤波器平均化后,相当于扩大了导通角,使得尖因而也抑制了高次谐波。

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