3500W与6000W高档开关电源的剖析
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:540
摘要：剖析了直流输出48v/70a与350v/10a两种3500w和48v/112a与350v/17a两种6000w高档开关电源的电路设计与元器件应用特点，并提出了有待继续分析的问题。
关键词：功率因数校正；buckboost变换器；分段式控制
4 6000w电源剖析
经实体解剖证实，两种3500w电源的pfc贴片控制板电路结构、元器件完全相同。随后解剖了两种新搞到的6000w电源证明，其pfc贴片控制板电路结构与原3500w也基本相同。ascom公司2000年投产的两种高档6000w电源（直流输出48v/112a和350v/17a），是更换淘汰ibm军用电源的工业级产品。说明了pfc控制电路设计已十分成熟，没有必要再改。
图6
在打开6000w电源的外壳铁盖后，看到其大号的cbb多只高压电容器上，均标出了厂年月为“9926”、“9938”等。其中48v/112a通信电源的散热器加高了2～3倍，重达8kg；细看电源主板上的5只大号47mm磁环电感器与3500w电源相同，主功率变压器和boost储能电感器的外形结构也相似相近，只是又加长了约30％或体积增大了些。后来解剖发现两种6000w电源相同的boostpfc大电感器磁芯增加到4付8块ee55组合而成；48v/112a电源的主功率变压器改用3块73mm扁平磁环叠合而成。
6000w电源的mosfet均改用工业级标准型号公开的新品，是ir公司或ixys产品，每台电源用6只mosfet均为sot227b封装的四螺孔接线形式，并新增加一块专用功率印制板紧固6只mosfet的漏极、源极、栅极螺孔连线片，明显改进了维修更换条件。功率板上的99″驱动变压器和驱动icm1c4421(99″)等，与3500w电源相同。
图7
5 高功率因数的实现
在实体拆焊解剖原贴片式pfc控制板时发现二个非常奇怪的现象：一是pfc主芯片ic脚16驱动输出端铜箔走线居然被悬空，不接电路板上任何其他元器件；二是ic脚14反常地接地线，它原是ic内部高频振荡器的ct电容器外接引脚端。为此，我于2001年底特别请教了李龙文先生，他是十年前我国最早消化、吸收、引进美国unitrode公司专用ic的开关电源应用专家。
早期问世的uc3854，作为高频有源功率因数校正器的代表性产品，专用于大功率电源抑制谐波电流污染电网，它是国际上经典的pfc功率因数校正“绿色能源”产品，早已选作美国的国家电源工业标准。十几年来专业期刊上发表的研究文献，均是整体选用uc3854作为pfc电路主芯片，没有见过停用uc3854内部高频振荡器和驱动输出的8只ic组合的pfc设计。
图8
为什么3500w电源的实测pf≥0.999，能达到如此高性能指标，结论只有在调查的末尾才可得到。在充分准备之后，用特殊烙铁头逐一拆焊了高密度贴片pfc控制板上的近百个元器件，并逐一粘固在事先作了编号的硬壳白纸上。随后又细致测量了每一只电阻器和电容器的实际数值；并用万用表的r×kω档（内含15v电池）、r×10k档（内含9v＋1.5v电池）量程测量记录了十几只二极管的正向电阻值和反向电阻值，包括整流、开关、稳压二极管，肖特基二极管等。
现给出pfc控制板拆焊全部贴片元器件，并用砂纸磨掉焊锡和绿漆之后，显露出来的印制板铜箔走线，其正面和反面分别见图6(a)及图6(b)。然后继续磨掉铜线后，两面分别显现的内部双夹层走线、焊点、绝缘圈等，见图6(c)及图6(d)。
图7是放大的pfc控制板8只ic各引脚铜箔走线实体布局图。经过反复测查两面的穿心焊点连线之后，可绘制真实的pfc控制板电路图。现给出主芯片m1uc3854（假代号53h1747）与其他7只ic内部单元电路相连的关系网图（图8）。并给出pfc控制板经插脚与电源整机主板上重点器件的连线简图（图9）。
图9
两种3500w电源主板上完全相同的pfc控制板电路，它的奇特之处在于：其主芯片uc3854只利用了内部电路的前半部分，即线性模拟乘法器和电流误差放大器等；而其他重要的单元电路，如高频振荡器、pwm比较器、rs触发器、逻辑控制电路和开关脉冲预放大驱动器，却反常地留给了pfc控制板上其他ic（lm319，lm339，lm358和lm393，74c00，74c04等共7只）来分别完成，设计者独辟新路，是为了扩大主芯片控制范围。
pfc控制板是电源整机实现高功率因数值的指挥中心
摘要：剖析了直流输出48v/70a与350v/10a两种3500w和48v/112a与350v/17a两种6000w高档开关电源的电路设计与元器件应用特点，并提出了有待继续分析的问题。
关键词：功率因数校正；buckboost变换器；分段式控制
4 6000w电源剖析
经实体解剖证实，两种3500w电源的pfc贴片控制板电路结构、元器件完全相同。随后解剖了两种新搞到的6000w电源证明，其pfc贴片控制板电路结构与原3500w也基本相同。ascom公司2000年投产的两种高档6000w电源（直流输出48v/112a和350v/17a），是更换淘汰ibm军用电源的工业级产品。说明了pfc控制电路设计已十分成熟，没有必要再改。
图6
在打开6000w电源的外壳铁盖后，看到其大号的cbb多只高压电容器上，均标出了厂年月为“9926”、“9938”等。其中48v/112a通信电源的散热器加高了2～3倍，重达8kg；细看电源主板上的5只大号47mm磁环电感器与3500w电源相同，主功率变压器和boost储能电感器的外形结构也相似相近，只是又加长了约30％或体积增大了些。后来解剖发现两种6000w电源相同的boostpfc大电感器磁芯增加到4付8块ee55组合而成；48v/112a电源的主功率变压器改用3块73mm扁平磁环叠合而成。
6000w电源的mosfet均改用工业级标准型号公开的新品，是ir公司或ixys产品，每台电源用6只mosfet均为sot227b封装的四螺孔接线形式，并新增加一块专用功率印制板紧固6只mosfet的漏极、源极、栅极螺孔连线片，明显改进了维修更换条件。功率板上的99″驱动变压器和驱动icm1c4421(99″)等，与3500w电源相同。
图7
5 高功率因数的实现
在实体拆焊解剖原贴片式pfc控制板时发现二个非常奇怪的现象：一是pfc主芯片ic脚16驱动输出端铜箔走线居然被悬空，不接电路板上任何其他元器件；二是ic脚14反常地接地线，它原是ic内部高频振荡器的ct电容器外接引脚端。为此，我于2001年底特别请教了李龙文先生，他是十年前我国最早消化、吸收、引进美国unitrode公司专用ic的开关电源应用专家。
早期问世的uc3854，作为高频有源功率因数校正器的代表性产品，专用于大功率电源抑制谐波电流污染电网，它是国际上经典的pfc功率因数校正“绿色能源”产品，早已选作美国的国家电源工业标准。十几年来专业期刊上发表的研究文献，均是整体选用uc3854作为pfc电路主芯片，没有见过停用uc3854内部高频振荡器和驱动输出的8只ic组合的pfc设计。
图8
为什么3500w电源的实测pf≥0.999，能达到如此高性能指标，结论只有在调查的末尾才可得到。在充分准备之后，用特殊烙铁头逐一拆焊了高密度贴片pfc控制板上的近百个元器件，并逐一粘固在事先作了编号的硬壳白纸上。随后又细致测量了每一只电阻器和电容器的实际数值；并用万用表的r×kω档（内含15v电池）、r×10k档（内含9v＋1.5v电池）量程测量记录了十几只二极管的正向电阻值和反向电阻值，包括整流、开关、稳压二极管，肖特基二极管等。
现给出pfc控制板拆焊全部贴片元器件，并用砂纸磨掉焊锡和绿漆之后，显露出来的印制板铜箔走线，其正面和反面分别见图6(a)及图6(b)。然后继续磨掉铜线后，两面分别显现的内部双夹层走线、焊点、绝缘圈等，见图6(c)及图6(d)。
图7是放大的pfc控制板8只ic各引脚铜箔走线实体布局图。经过反复测查两面的穿心焊点连线之后，可绘制真实的pfc控制板电路图。现给出主芯片m1uc3854（假代号53h1747）与其他7只ic内部单元电路相连的关系网图（图8）。并给出pfc控制板经插脚与电源整机主板上重点器件的连线简图（图9）。
图9
两种3500w电源主板上完全相同的pfc控制板电路，它的奇特之处在于：其主芯片uc3854只利用了内部电路的前半部分，即线性模拟乘法器和电流误差放大器等；而其他重要的单元电路，如高频振荡器、pwm比较器、rs触发器、逻辑控制电路和开关脉冲预放大驱动器，却反常地留给了pfc控制板上其他ic（lm319，lm339，lm358和lm393，74c00，74c04等共7只）来分别完成，设计者独辟新路，是为了扩大主芯片控制范围。
pfc控制板是电源整机实现高功率因数值的指挥中心
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