作為一名電源工程師(自封),一直以來(lái)都在做一些簡(jiǎn)單的100W內(nèi)的反激、BUCK、BUCK-BOOST……看電源網(wǎng)論壇高手都做幾千瓦的大功率電源,心里癢癢。最近開(kāi)始默默學(xué)習(xí)大師們的高超技術(shù)及寫(xiě)作文采,所以在此給自己定個(gè)任務(wù)——掌握無(wú)橋APFC及LLC半橋開(kāi)關(guān)電源。
設(shè)計(jì)步驟:
1. 設(shè)定參數(shù):輸入85-265VAC,輸出0-50V 0-10A 500W,隔離,符合CE認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)滿載效率94%。
2. 預(yù)估尺寸
3. 尋找外殼
4. 畫(huà)原理圖
5. 畫(huà)PCB
6. 列BOM清單
7. PCB打樣,采購(gòu)元器件
8. 調(diào)試
9. 總結(jié)調(diào)試中遇到的問(wèn)題,總結(jié)此類電源設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
設(shè)計(jì)框圖如下:

為什么要用沒(méi)有橋堆的APFC?
一般APFC+半橋LLC兩級(jí)架構(gòu)開(kāi)關(guān)電源效率為90%,則輸出50V,10A的電源輸入功率為:50V*10A/0.9=555.5W;
輸入電壓為85VAC時(shí),PF假設(shè)為0.99,則輸入電流為:555.5W/85V/0.9=6.6A;
一般橋堆內(nèi)單個(gè)二極管的壓降為1.2V,同時(shí)有兩個(gè)在工作,則橋堆的功耗為:1.2V*6.6A*2=15.84W
可見(jiàn)橋堆損失的效率為:15.8W/555.5=2.85%
15.84W的功率和2.85%的效率損失對(duì)500W的中等功率電源來(lái)說(shuō)關(guān)系不大,但對(duì)于幾千瓦的電源橋堆的功耗就很大了。在這里以500W電源為案例,希望能與大家深入學(xué)習(xí)交流,并以此掌握無(wú)橋APFC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),也請(qǐng)各位高手不吝賜教,萬(wàn)分感謝!

這是我之前買(mǎi)的480W服務(wù)器電源,拆機(jī)學(xué)習(xí)用的,不過(guò)他這是有橋堆的。
這個(gè)電源的拆機(jī)分析在我之前發(fā)的帖子里面有詳細(xì)說(shuō)明,大家可以去看看。 上電源網(wǎng)論壇搜索“【我是工程師第三季】 高清無(wú)碼460W全橋相移服務(wù)器電源拆解 UCC3818D+UCC3895DW ”就行。
希望能做到上面圖中這么漂亮。
樣機(jī)已經(jīng)制作完成,看圖: (做工不太好,大家不要見(jiàn)笑,準(zhǔn)備下一版本優(yōu)化)

下面我們開(kāi)始聊聊無(wú)橋PFC線路。
我們以ST的AN2606這篇文檔跟大家一起開(kāi)始學(xué)習(xí)(需要原文檔的可以留下郵箱我發(fā)給各位)
圖2
傳統(tǒng)的Boost拓?fù)涫荘FC應(yīng)用中最有效的拓?fù)?。它使用一個(gè)橋堆將AC輸入電壓整流到DC,然后再升壓。見(jiàn)圖2。這種方法適用于中低功率范圍。隨著功率水平的提高,全橋開(kāi)始成為應(yīng)用的重要組成部分,設(shè)計(jì)者必須解決有限表面面積散熱問(wèn)題。從效率的角度來(lái)看耗散功率是非常重要的。

圖3
無(wú)橋拓?fù)涮岢霰苊庹髌鬏斎霕?,并且還需要保持經(jīng)典的升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是利用漏極、源極之間的體二極管和PowerMOS開(kāi)關(guān)來(lái)完成。一個(gè)簡(jiǎn)化的無(wú)橋PFC配置如上圖所示。
上圖從功能的角度來(lái)看,電路類似于普通Boost轉(zhuǎn)換器。傳統(tǒng)的拓?fù)潆娏髁鹘?jīng)兩個(gè)串聯(lián)的二極管(全橋內(nèi))。在無(wú)橋PFC配置中,電流通過(guò)二極管與PowerMOS提供唯一返回路徑。
為了分析電路的運(yùn)行情況,有必要把它分成兩部分。第一部分作為升壓級(jí)運(yùn)行,第二部分作為AC輸入信號(hào)的返回路徑工作。參考上圖,左邊顯示正半周期中的電流,右邊顯示負(fù)半周期中的電流。
當(dāng)交流輸入電壓為正時(shí),M1的柵極被驅(qū)動(dòng),電流從輸入端流過(guò)電感器,儲(chǔ)存能量。當(dāng)M1關(guān)閉時(shí),電感的能量被釋放,電流通過(guò)D1,通過(guò)負(fù)載并通過(guò)M2的體二極管返回到輸入電源。參見(jiàn)上圖左邊。在關(guān)斷時(shí)間,電流流出電感L(在此期間釋放其能量),流入升壓二極管D1,并通過(guò)負(fù)載形成回路。
在負(fù)半周期電路操作中,如上圖右所示,M2接通,電流流過(guò)電感器,儲(chǔ)存能量。當(dāng)M2關(guān)閉時(shí),能量被釋放,電流流過(guò)D2、負(fù)載,然后返回到M1體二極管,再返回到電源。
需要注意的是這兩個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的驅(qū)動(dòng)是同步的。各部分是否構(gòu)成一個(gè)活動(dòng)的Boost或作為當(dāng)前返回的路徑并不重要。在任何情況下電流都是從高電壓流向低電壓。
圖5
PFC功能需要控制從電源中抽出的電流,并像輸入電壓波形(正玄波)那樣調(diào)節(jié)它。要做到這一點(diǎn),必須檢測(cè)電流并將其信號(hào)輸入控制電路。在平均電流模式的傳統(tǒng)升壓拓?fù)渲?,我們檢測(cè)到的是整流電流而不是交流輸入電流。這可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)電阻的電流來(lái)實(shí)現(xiàn),如上圖所示
上圖電流檢測(cè)的這種設(shè)計(jì)屬于消極的信號(hào)處理。這種類型的電阻電流感很容易在中等功率應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。但大功率PFC電路需要使用磁電流互感器提高效率如圖所示。
在無(wú)橋PFC配置中因?yàn)檩斎胝鳂蚴遣荒苡玫?,?dāng)前不斷變化的方向和一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻檢測(cè)電流的復(fù)雜性增加。此外,在高功率應(yīng)用中,電阻可能消耗過(guò)多的功率。在這種情況下,用電流互感器進(jìn)行電流檢測(cè)是首選的方法,如上圖所示。
電流互感器鐵芯通常是高磁導(dǎo)率鐵氧體(環(huán)形或小鐵心組)。變壓器的主要部件是單匝導(dǎo)線穿過(guò)鐵芯。次級(jí)通常由50到100匝組成。
這種類型的感應(yīng)變壓器不能在低頻段工作,因此,它必須連接在高頻開(kāi)關(guān)電流的地方。必須允許磁芯復(fù)位。這通常是通過(guò)使用二極管完成的。為了再現(xiàn)升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電感的電流,必須要兩個(gè)感應(yīng)變壓器(一個(gè)檢測(cè)Ton時(shí)電感電流,另一個(gè)檢測(cè)Toff時(shí)電感電流),簡(jiǎn)化的示意圖如上圖所示。
當(dāng)此互感器解決方案應(yīng)用于無(wú)橋拓?fù)鋾r(shí),如上圖,不再有效。必須再做修改,如下闡述:


圖6
該電路比傳統(tǒng)升壓拓?fù)淝闆r更加復(fù)雜因?yàn)槲覀冞@里有兩個(gè)雙PowerMOS(M1、M2)和二極管(D1,D2)。
有必要感電流斬波的(PowerMOS +二極管)部分和總的信號(hào)被應(yīng)用到的。
檢測(cè)二極管的電流可以簡(jiǎn)單地通過(guò)放置一個(gè)磁傳感器在共陰極做(上圖中的L2)。
對(duì)于電路的MOS部分,復(fù)雜性增加,因?yàn)樵诎胫芷谥?,?dāng)一個(gè)MOS導(dǎo)通時(shí),另一個(gè)必須處理回流到主電源的電流。使用傳感器的結(jié)構(gòu)如上圖所示,可以在不過(guò)分復(fù)雜的情況下解決問(wèn)題。
由于兩個(gè)繞組的耦合不能允許L1的退磁,所以使用輔助晶體管Q1來(lái)在關(guān)斷期間打開(kāi)電路。Q1可以是一個(gè)小信號(hào)晶體管,因?yàn)樗拈_(kāi)關(guān)電流很低,這是因?yàn)樽儔浩鞔渭?jí)有大量的匝數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)電流互感,這里采用了一種高磁導(dǎo)率環(huán)形鐵心(UR=5000)。次級(jí)有50匝,以減少二次電流,但不需要更多的匝數(shù)。
PFC電路不僅需要檢測(cè)電流波形,還需要檢測(cè)輸入電壓波形提供給控制器內(nèi)部乘法器,輸入電壓檢測(cè)電路如下:
上圖A,B它是基于以下考慮:有用的信號(hào)(幾十赫茲)的頻率,遠(yuǎn)低于開(kāi)關(guān)頻率(幾十千赫)。低頻的升壓電感表現(xiàn)出短路的特性。
由于MOS源極接地(通過(guò)體二極管),所得到的等效電路如上圖b。
電壓(來(lái)自電感)和流入Iac引腳的電流之間的關(guān)系是:
該極點(diǎn)必須位于一個(gè)足夠高的頻率上,以便不會(huì)使輸入波形失真,同時(shí)又足夠低以過(guò)濾開(kāi)關(guān)頻率。
在這個(gè)應(yīng)用中,等效電阻已經(jīng)被選定Req=324K,非常適合當(dāng)前的設(shè)計(jì)。
由此算出R1是300K和R2是12K

實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中可按下圖所示,這種方式的電感提高了共模抑制比,避免了MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極電容差異的影響。為了簡(jiǎn)化模型,假設(shè)一個(gè)近乎一致的耦合系數(shù)和等效電路是在下圖所示。
同一磁芯上給定電感所需的匝數(shù)與一個(gè)繞組或兩個(gè)繞組的匝數(shù)相同。唯一的區(qū)別是繞組被分成兩個(gè)部分。為簡(jiǎn)便起見(jiàn),我們可以使用標(biāo)準(zhǔn)電感器磁芯尺寸、匝數(shù)和銅線尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)電感器。
磁芯的大小,可以采用“AP法”來(lái)計(jì)算。什么是AP法?篇幅有限,這里就不詳細(xì)解釋,需要詳細(xì)了解的朋友可以留下郵箱,我單獨(dú)發(fā)給您們。
下圖為一個(gè)600W無(wú)橋PFC實(shí)例:

依據(jù)上文可以做出一個(gè)無(wú)橋PFC線路,但是電源適配器做認(rèn)證(如CE認(rèn)證、UL認(rèn)證)需要測(cè)試EMI,如下圖所示為EMI測(cè)試中的一項(xiàng) ------- 傳導(dǎo)干擾:

從上文的圖2中可以看出,此種架構(gòu)是浮地,浮地有什么影響???浮地會(huì)導(dǎo)致EMI特別難處理,先寫(xiě)到這里,空點(diǎn)在與大家分享加兩個(gè)二極管做成的實(shí)地型無(wú)橋PFC,EMI更好過(guò),且仍然保留了無(wú)橋PFC高效率的特點(diǎn)。
電源已經(jīng)在調(diào)試中了,之前比較忙,我會(huì)慢慢把內(nèi)容跟新,包括設(shè)計(jì)時(shí)的一些想法、遇到的困難、各個(gè)波形等等,也請(qǐng)大神們多多指教。
提前給大家看看我畫(huà)的板子,一共由三塊板子組成,包括一塊大板(放插件元器件及小部分貼片元件),兩塊小板(一塊為供電線路的貼片部分,另一塊為PFC、LLC、SR、CC/CV的控制部分)
下面是大板:

下面是恒壓供電部分的貼片板:

下面是PFC、LLC、SR、CC/CV的控制部分:



剛才說(shuō)到浮地會(huì)導(dǎo)致EMI特別難處理,下面說(shuō)說(shuō)加兩個(gè)回程二極管更易過(guò)EMI的方式,先上圖:

加回程二極管的無(wú)橋PFC簡(jiǎn)化圖
下面分析電路工作原理和設(shè)計(jì)考慮因數(shù):

圖9
電路工作原理:
圖 9 所示的無(wú)橋 PFC 的電路工作原理與升壓型轉(zhuǎn)換器很相似。當(dāng) VAC > 0(或 Va– Vb > 0)時(shí),主電流流過(guò)第一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器組件(L1、S1、D1、C1)和負(fù)載,然后經(jīng)由 DR2 返回電源。當(dāng) VAC < 0(或 Va – Vb< 0),主電流流過(guò)第二個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器組件(L2、S2、D2、C2)和負(fù)載,然后經(jīng)由 DR1返回電源。回程二極管允許兩個(gè)開(kāi)關(guān) S1 和S2 同時(shí)接通或關(guān)斷,以保持升壓轉(zhuǎn)換器正常運(yùn)作。
設(shè)計(jì)考慮因素:
標(biāo)準(zhǔn)的 TM-PFC 控制器依賴電流檢測(cè)和零電流偵測(cè) (ZCD) 電路的感測(cè)結(jié)果作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)接通 / 關(guān)斷的觸發(fā)器。電流檢測(cè)電路用于偵測(cè)電感器電流的峰值以關(guān)掉開(kāi)關(guān)。ZCD 電路負(fù)責(zé)偵測(cè)電感器電流的零電流點(diǎn)以接通開(kāi)關(guān)。
這里的DR1和DR2為慢恢復(fù)型回程二極管減輕了 EMI 問(wèn)題。而且,同一個(gè)脈寬調(diào)制 (PWM) 信號(hào)可用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)MOSFET,這極大地降低了控制的復(fù)雜性和控制器的成本。

圖10
電流檢測(cè):
如圖 10 所示,建議使用電流變壓器取代電流檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行電流檢測(cè)。采用電流變壓器的電流檢測(cè)電路中的二極管可確保能夠檢測(cè)到來(lái)自期望開(kāi)關(guān)引線的峰值電流,并且最大限度地減少電流檢測(cè)電路中的功率損耗。這種方式還使得磁環(huán)繞線更加簡(jiǎn)單。
圖 11示出了無(wú)橋 PFC 的電感器電流波形。請(qǐng)注意,當(dāng)一個(gè)電感器處理開(kāi)關(guān)操作時(shí),另一個(gè)電感器傳導(dǎo)負(fù)電流。這是因?yàn)樯龎弘姼衅鞯碾姼性?50/60 Hz 頻率下是非常低的。所以,部分返回電流通過(guò)升壓電感器(而不是回程二極管)流回到電源。
篇幅有限,以上就簡(jiǎn)單分享了無(wú)橋PFC實(shí)現(xiàn)方式,下面繼續(xù)我的500W電源設(shè)計(jì)。
外殼找好了,淘寶上買(mǎi)的,三十幾塊錢(qián),請(qǐng)看圖:



下面是原理圖:
安規(guī)電容的放電芯片為PI的CAP013DG,CAPZero-產(chǎn)品系列 X電容放電.pdf
兩級(jí)磁環(huán)共模加X(jué)電容濾波,空間有限,所以共模電感采用內(nèi)置差模電感的繞制方式,
APFC芯片為飛兆的FAN6982,
半橋LLC芯片為飛兆的FAN7621,
SR同步整流芯片為ST的SR2000A,
CC/CV控制芯片為ST的TSM1014A,SOP-8封裝,內(nèi)置兩個(gè)比較器和一個(gè)基準(zhǔn)電壓。
所有MOS都加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,TI的UCC27531DVB,SOT23-6封裝,峰值電流可達(dá)2.5A拉電流和5A灌電流,雖然500W的電源上用不到,但占空空間不大,留著備用。

APFC原理圖

LLC 7621+SR SRK2000A+CC,CV原理圖

輔助供電原理圖
以上全部為高清無(wú)碼大圖,看不清可以點(diǎn)開(kāi)查看。
下面為線路板:





下面給大家逐個(gè)分析原理圖中各個(gè)部分的作用:

這里的U1是給安規(guī)電容放電用的,安規(guī)要求斷電1秒后,插頭L、N之間不能帶電,所以需要給安規(guī)電容放電。可以直接在安規(guī)電容兩端并聯(lián)電阻,但是正常工作時(shí)電阻上一直有損耗,浪費(fèi)了。這里的U1是PI的CAP013DG可以識(shí)別斷電,正常工作時(shí)不導(dǎo)通,斷電后自動(dòng)導(dǎo)通給安規(guī)電容放電。
L2、L3為共模電感內(nèi)置差模電感,其實(shí)就是一邊多繞幾圈,多的那幾圈就是差模電感。此處需要高磁導(dǎo)率,所以選著錳鋅鐵氧體最合適。


DR1、DR2為回程二極管
這里是無(wú)橋PFC功率部分,請(qǐng)仔細(xì)看,這里的橋堆D2不是全橋整流的作用。PFC啟動(dòng)之前D2內(nèi)部?jī)深w二極管工作給后面的大電解預(yù)充電,減小MOS和PFC電感的啟動(dòng)電流。正常工作時(shí)只有固定的兩個(gè)二極管起回程作用。

圓圈中的T1、T2、T3為檢測(cè)峰值電流用的,其中T2、T3是檢測(cè)電感儲(chǔ)能時(shí)的峰值電流,T1是檢測(cè)電感退磁的峰值電流,兩者合并在R6產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓信號(hào),送入芯片。

整個(gè)無(wú)橋PFC電路就是這樣,U2、U3為MOS的驅(qū)動(dòng)芯片,是德州儀器的UCC27531DBV,可提供2.5A的拉電流和5A的灌峰電流。

這是一個(gè)風(fēng)扇溫控電路,J1接的是一個(gè)風(fēng)扇。NTC裝在MOS附近,溫度升高后阻值下降,Q3的柵極電壓升高,則Q3的漏極電流增加,風(fēng)扇電流就增加,轉(zhuǎn)速隨之提高。

這是半橋LLC電路,采用飛兆(飛兆已經(jīng)被安森美收購(gòu))的FAN7621,調(diào)頻加間歇工作模式,即重載和中載時(shí)通過(guò)調(diào)整頻率,輕載時(shí)為間歇工作模式。
上管為自舉電路供電,自舉式電路具有簡(jiǎn)單和低成本的優(yōu)點(diǎn),但是,它也有一些局限。占空比和導(dǎo)通時(shí)間受限于自舉電容CBOOT,刷新電荷所需時(shí)間的限制。這個(gè)電路最大的難點(diǎn)在于:當(dāng)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí),其源極的負(fù)電壓會(huì)使負(fù)載電流突然流過(guò)續(xù)流二極管,該負(fù)電壓會(huì)給柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出端造成麻煩,因?yàn)樗苯佑绊戲?qū)動(dòng)電路或PWM 控制集成電路的源極VS 引腳,可能會(huì)明顯地將某些內(nèi)部電路下拉到地以下。另外一個(gè)問(wèn)題是,該負(fù)電壓的轉(zhuǎn)換可能會(huì)使自舉電容處于過(guò)壓狀態(tài)。自舉電容C32,通過(guò)自舉二極管D9,被電源VDD瞬間充電。由于VDD 電源以地作為基準(zhǔn),自舉電容產(chǎn)生的最大電壓等于VDD 加上源極上的負(fù)電壓振幅。說(shuō)到自舉電路里面有很多講究,我時(shí)常在學(xué)習(xí),我這里有一份寫(xiě)得很好的文檔,需要的朋友可以留下郵箱我發(fā)給大家,中文版的哦。

這里是同步整流部分,主控芯片為意法半導(dǎo)體的SRK2000A,其原理是檢測(cè)MOS漏極-源極間的電壓,當(dāng)?shù)陀谛酒O(shè)定的閥值時(shí)給對(duì)應(yīng)MOS提供高電平打開(kāi)。MOS內(nèi)部是有體二極管的,就算控制器不提供開(kāi)通信號(hào)也不會(huì)出什么問(wèn)題,就是效率低點(diǎn),好的控制器就是能及時(shí)打開(kāi)MMOS提高效率、也能及時(shí)關(guān)閉防止直通。兩路信號(hào)必須要互鎖,即一個(gè)導(dǎo)通時(shí)另一個(gè)必須關(guān)閉,不然次級(jí)有短路可能(直通)。
SRK2000A的3、4腳為檢測(cè)MOS漏極電壓的,在主MOS(Q8、Q9)關(guān)閉時(shí)其漏極電壓為2*Vo,這兩個(gè)腳內(nèi)部有穩(wěn)壓二極管嵌位電壓為36V,對(duì)于咱們現(xiàn)在設(shè)計(jì)的輸出60V,漏極電壓最高為2*60=120V,超標(biāo)了。所以此處必須加入一個(gè)嵌位不然就要炸芯片了,Q6、Q7、D10、D11組成嵌位,且經(jīng)過(guò)測(cè)試,這個(gè)嵌位不會(huì)對(duì)信號(hào)檢測(cè)產(chǎn)生影響。嵌位電壓=柵極電壓-二極管壓降,即13V-0.7V=12.3V

這里是反饋環(huán)路CC/CV控制部分。采用意法半導(dǎo)體的TSM1014A做主控芯片。內(nèi)置兩個(gè)比較器和一個(gè)基準(zhǔn)電壓。
仔細(xì)看大家會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)電路輸出電壓其實(shí)不能調(diào)到真正0V,輸出電壓經(jīng)分壓電阻后與基準(zhǔn)電壓比較,最低也只能調(diào)到等于Vref,準(zhǔn)備下一版改進(jìn)這個(gè)問(wèn)題,方法是疊加一個(gè)等于Vref的電壓上去,或者是基準(zhǔn)電壓外置,通過(guò)調(diào)整Vref來(lái)改變輸出電壓。

這是給各個(gè)控制器供電用的,因?yàn)檩敵鲭妷嚎烧{(diào)且范圍很大,所以不能從PFC電感或LLC變壓器上取,必須要單獨(dú)供電電路。 芯片采用德州儀器的UCC28740,反激架構(gòu),次級(jí)TL432加光耦反饋。實(shí)際測(cè)試次級(jí)4路中負(fù)載偏差太大時(shí)不可靠,下一版準(zhǔn)備換成咱們國(guó)內(nèi)美芯晟科技的MT7970原邊反饋來(lái)做供電。

這里紅色圈中的電路起什么作用呢? 大家猜猜看哦!
下面開(kāi)始曬元器件嘍:

一大筐電子元器件,都是淘寶上購(gòu)買(mǎi)的。
下面開(kāi)始一個(gè)一個(gè)上圖:



貼片電阻、貼片電容 (都是一般封裝1206、0805、0603)。

4cm風(fēng)扇,12VDC_580mA,風(fēng)量應(yīng)該夠了。

3296多圈可調(diào)電阻,用來(lái)調(diào)輸出電壓和電流的。

20A 1KV橋堆,GBJ封裝。

APFC部分電解,APFC輸出最大400V因此選著450V耐壓。容量390uF/470uF,容量小點(diǎn)也沒(méi)什么問(wèn)題,就是紋波大一點(diǎn)而已。

輸出電解,選了560uF和680UF,PCB上3個(gè)位置,到時(shí)候根據(jù)實(shí)際情況選擇。

諧振電容,塑殼的是進(jìn)口的,紅色的是普通630V CBB。實(shí)際實(shí)驗(yàn)普通CBB不可靠,還是塑殼的好用。

15A600V快恢復(fù)二極管,上面袋子里面的是淘寶上買(mǎi)的拆機(jī)件,下面的是全新的,一顆好幾塊錢(qián),不便宜。
10A船型開(kāi)關(guān),和16A慢恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
錳鋅鐵氧體磁環(huán),18*10*7mm,次級(jí)整理部分CLC用的。
錳鋅鐵氧體磁環(huán),18*10*10mm,做共模電感。
鐵硅鋁磁環(huán),做諧振電感。
各個(gè)位置用什么材質(zhì)什么磁導(dǎo)率的磁環(huán),做電源的基本都很熟悉了,這里不多說(shuō)了,如果高手有創(chuàng)新的想法還請(qǐng)指教。

安規(guī) 電容,橋前濾波,安規(guī)電容上加了斷電自動(dòng)放電IC,所以容量大一點(diǎn)也沒(méi)關(guān)系,容易過(guò)EMI,這里用到1uF和0.22uF。

NTC,即負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,裝在MOS附近檢測(cè)溫度,為溫控風(fēng)扇核心部件。

意法半導(dǎo)體SRK2000A,同步整流控制器。買(mǎi)來(lái)一顆12元。

英飛凌TRF4019 MOS 17A 150V,同步整流用。

APFC控制器,F(xiàn)AN6982。
請(qǐng)問(wèn)各位大師,哪些品牌的MOS內(nèi)置有快恢復(fù)二極管的?請(qǐng)推薦幾個(gè)20A左右的,最好是國(guó)內(nèi)的,因?yàn)閲?guó)外的不好買(mǎi)。
我現(xiàn)在使用慢恢復(fù)的MOS會(huì)出現(xiàn)上下管瞬間直通的情況,如下圖所示:

MOS型號(hào)為:英飛凌的COOLMOS IPW60R120P7,恢復(fù)時(shí)間如下圖:

板子焊好貼好了,請(qǐng)看圖:

小板,輔助供電:

APFC控制器、半橋控制器、CC/CV控制器:

大板,主要為同步整流控制器和插件元器件,另外MOS驅(qū)動(dòng)IC沒(méi)有裝,因?yàn)?00W功率不大。

焊好板子了,請(qǐng)看下圖:
為了測(cè)試波形,所以飛線比較多,MOS散熱片零時(shí)找的幾個(gè)將就用一下。
中間那塊線路板也裝到了反面,方便修改元器件。諧振電感也焊到外面了。
APFC部分測(cè)試工作正常后就斷開(kāi)了(去掉MOS及VDD供電和大電解電容),先把后面的LLC、同步整流、CC/CV控制器調(diào)試好。
空載上電測(cè)試,測(cè)試輸出電壓跳到50V,然后迅速下降至0,然后就沒(méi)有輸出。
根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象應(yīng)該是半橋控制器(FAN7621)檢測(cè)到過(guò)流保護(hù)了,F(xiàn)AN7621的CS腳檢測(cè)異常保護(hù)了

這是簡(jiǎn)化圖。
查閱FAN7621規(guī)格書(shū):
CS腳電壓低于-0.6V后觸發(fā)OCP,關(guān)斷輸出,待VCC降低至11.3V后重新啟動(dòng);
因此檢查開(kāi)機(jī)瞬間:CS電壓、變壓器原邊峰值電流、下管G腳波形:

由于飛線特別多、另外檢測(cè)方式為半波檢測(cè),所以CS腳噪聲特別大。
由上面的測(cè)試波形可知:變壓器原邊峰值電流太大、CS腳電壓太低、開(kāi)機(jī)頻率為150K(1/6.6uS=150K),變壓器及采樣電阻大小是我自己計(jì)算過(guò)的不會(huì)有問(wèn)題,所以我判斷因?yàn)檐泦?dòng)頻率過(guò)低,導(dǎo)致軟啟動(dòng)時(shí)變壓器原邊峰值電流太大,觸發(fā)芯片保護(hù)。
解決措施:將軟啟動(dòng)頻率由150K提高到此芯片的最大值300K。修改下圖中的Rss就行:
通過(guò)提高軟啟動(dòng)頻率,開(kāi)機(jī)后空載工作正常,且可以通過(guò)CC/CV控制電路中的可調(diào)電阻調(diào)整輸出電壓:2-50V(說(shuō)好的輸出0V-50V,為什么最低只有2V?因?yàn)镃C/CV控制器中的電壓檢測(cè)設(shè)計(jì)不到位導(dǎo)致,上面有說(shuō)過(guò),準(zhǔn)備下一版本更正)
此時(shí)測(cè)試 下管電壓、原邊電流、下管柵極、空載2V輸出、空載48V輸出的波形如下:
從上圖可以看出,空載時(shí)系統(tǒng)工作在間歇模式(即SKIP),與芯片規(guī)格書(shū)描述一致。
不過(guò)空載時(shí)輸出電壓紋波也太大了,不知道電解加大點(diǎn)會(huì)不會(huì)好些?有大師處理過(guò)類似情況沒(méi)?指導(dǎo)一下?
終于把電源做好了:



晚點(diǎn)再把散熱片裝一下,準(zhǔn)備用2mm厚鋁板,彎折90度,放在元器件頂上。
滿載效率目前92%,感覺(jué)不滿意,準(zhǔn)備明年再優(yōu)化一下。各個(gè)波形到到時(shí)候再分享出來(lái)。