基于NCPl65l控制器的90W反激式单级PFC变换器原理与设计

技术分类: 电源技术  | 2008-05-12
来源:电源技术应用 | 作者:毛兴武

  过电压比较器IC3C的输出与IC3B的输出进行“或”运算。在过电压情况下,IC3C输出变为OV,使IC4中LED电流达到最大值,占空比减小到零,直到输出电压降至过电压限制电平以下。

  IC3D被配置成差分放大器,用于感测DC输出电流,提供一个经二极管进行“或”运算的信号进入反馈分压器。过载电流限制被设置在满载的125%,即(P0/U0)1.25=(90/48)×1.25=2.34A。电阻R31和R32用作感测输出电流,R29、R30用作设置电流感测放大器增益。放大器增益为:

G=(R29/R30)+1=(3kΩ/0.3kΩ)+1=11

  放大器输入电压为:2.34A×(R31+R32)=2.34×0.14Ω=0.33V。差分放大器输出电压为:0.33V×G=0.33V×11=3.63V。

  当输出负载电流增加时,电流感测放大器输出也相应增加。当放大器输出电压与_二极管D12的电压降之差值高于2.5V时,误差放大器IC3B反相输入端上的电压被拉高,IC3B输出电压降低,IC4中LED电流增大,lC4中晶体管电流相应增加,NCPl65l脚8上的电压降低,占空比减小,从而实现限流过载保护。

  2.2 主要元件的选择

  在功率元器件选择时,需要考虑初级侧电流。当变换器在CCM工作时,电流波形如图3所示。

电流波形

  在MOSFET(S1)导通期间,电流在初级侧流动。在MOSFET关断期间,电流在次级侧流动。

公式

  2.2.2 变压器的选择

  变压器T1是反激变换器中的关键元件。变压器初级与次级绕组之间的匝数比n=Np/Ns,直接影响初级侧的电压值。为了减小漏感产生的尖峰脉冲电压,应尽可能降低变压器漏感。

  为了减小输出反射到初级的电压,选择匝数比n=4,初级Np=76匝,次级Ns=19匝。

  为了减小漏感.选择TDK SRW42EC-U04H1/4宽窗口磁心,以减少绕组层数。同时,为了增强耦合,初级与次级绕组交错是有利的。具体绕制方法是:先绕初级的45匝(一层),接着绕次级19匝,然后再绕初级剩下的3l匝。按该法绕制,漏感仅为9μH。初级绕组的电感值Lp=1 mH。

  如果把76匝初级绕组分两层绕完后再绕次级绕组19匝,漏感值将增加到37μH。

  2.2.3 功率MOSFET(S1)的选择

  MOSFET的选择,首先应确定其额定值电压(VDS)。在MOSFET关断期间,漏极与源极之间的峰值电压为:

公式

  式中:Uin(max)=265V;

  Uf为次级整流二极管(D5)的导通压降,Uf=0.7V;

  Uspke为漏感产牛的尖峰脉冲电压,选择

  Uspike=130V,有足够的安全余量。

  将已知数据代入式(4)得:

公式

  S1可选择SPAlIN80C3型N沟道MOSFET,其额定电压UDS=800V,额定电流ID=11A,导通态电阻RDS(on)=4.5Ω。

  2.2.4 输出电容器的选择

  输出电容Co值由式(5)确定:

公式

  式中:TH为所需保持时间,即AC线路的周期时间,TH=1/50Hz=O.02s;

  Uo(min)为最小输出电压,选择Uo(min)=33V。

  将相关数据代入式(5)得:

公式

  Co用两个1500μF/63V的电容并联而成,即在图2中,C22=C23=1500μF。

  2.2.5 电流感测电阻R5的选择

  电流感测电阻R5的计算公式是:

公式

  电路中其它元件,可根据NCPl65l的芯片电路组成和电气参数确定其数值。

  3 结语

  基于单级PFC控制器NCPl651的90W通用输入反激式变换器,仪需用一个功率开关和较少量的元件,就能获得高输入功率因数和低输入电流THD。在115V的AC输入电压和满载下,变换器PF=O.998,THD=3.12%;在230V的AC输入和满载下,PF=O.97l,THD=6.8%。从85V到230V的AC输入和从无载到满载变化时,输出电压调节率小于O.02%,输出电压纹波仅为2VP-P。NCPl651为设计分布式电源获得单级PFC和步降变换,提供了行之有效的创新方案。

0
0
(请您对文章做出评价)
1】【2
加载中

对文章的评论

更多评论

剩余字数:  

浏览该文章的用户还看过...

  • 文 章

  • 论 坛

  • 博 客

  • 小 组

  • 博客推荐

  • 论坛推荐

  • 在线研讨会