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    選擇合適的拓撲來提高AC/DC電源的穩定性

    發布時間: 2021/1/9 9:11:45 | 58 次閱讀

    提高電源可靠性的關鍵在于降低功率元件的熱、電壓和電流應力,這主要是輸入電壓和所需功率的函數。不過,您可選擇有助于減輕這些應力的拓撲。

    同樣,雖然熱應力是額定功率的函數,但電源效率也起著重要作用。因此,在追求可靠性的過程中,探索提供高效率的拓撲結構和電路元件極其重要。

    因導通應力顯著降低,過渡模式PFC在降低開關應力方面具有優勢。當輸入電壓低于輸出電壓的一半時,過濾模式下的電壓切換為零;即使輸入電壓較高,電壓切換水平也會顯著降低。在所有條件下,MOSFET和整流器都有零電流開關(ZCS)。ZCS操作導致整流二極管中的反向恢復幾乎消除,這也有助于減小應力并降低電磁干擾(EMI)。雖然減少EMI不能提供直接的可靠性優勢,但EMI濾波器元件數量的減少以及敏感電路段噪聲拾取的可能性降低可間接地有助于提高整個電源的可靠性。

    考慮熱應力時,交錯的過渡模式升壓拓撲再次比CCM拓撲更有利。在交錯過渡模式拓撲中,組件在較低溫度下運行;與CCM拓撲相比,更多組件共享幾乎相同的功率損耗。在溫度降低條件下操作對電源可靠性具有相當大的影響,尤其是在沒有強制通風設備的系統中。

    此外,交錯操作大大降低了輸入和輸出電容器中的紋波電流。這是一個重要的考慮因素,特別是鋁電解型輸出電容器,它是決定整體電源可靠性的薄弱環節之一。在PFC應用中,紋波電流是決定輸出電容器壽命(由于尺寸、成本和可用性原因而電壓額定值被限制為450V/500 V)的重要因素。應該看到紋波電流的降低不僅是對規格的降額,而且更顯著的是由于功耗降低導致的溫度降低。


    對于DC/DC級,電感-電感-電容(LLC)拓撲結構,因為它具有降低的開關應力,盡管它確實會增加電流應力。在略高于諧振頻率的滿載下工作可限度地減小電流應力的增加,同時避免由于ZCS關斷而導致的輸出同步MOSFET體二極管反向恢復。

    另一個需要考慮的重點是電路在其工作范圍內的效率:在其使用壽命期間,它可能并不總是在滿載或接近滿載的情況下運行。因此,在廣泛的操作區域內實現良好的效率非常重要。這就是為PFC和LLC功率級選擇控制器變得至關重要之處。
     

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