1、綠色電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

    隨時開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，衍生了十多種的開關(guān)電源拓?fù)洌總€拓?fù)涠加衅鋬?yōu)缺點。不同拓?fù)涞拈_關(guān)電源，其工作原理存在明顯的區(qū)別，但是開關(guān)電源的基本系統(tǒng)框架是不會變的，通常有六部分組成，如圖1所示。

    圖1開關(guān)電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    部分是輸入濾波電路，它包含電磁干擾抑制電路、整流濾波電路，其中電磁干擾抑制電路作用為：一是防止電網(wǎng)噪聲、電網(wǎng)浪涌通過電源輸入線串入，影響開關(guān)電源的穩(wěn)定性；二是抑制開關(guān)電源內(nèi)部由于高頻通斷產(chǎn)生的噪聲通過電源線向電網(wǎng)反饋的噪聲；第二部分功率因數(shù)校正控制電路，該電路可以提高開關(guān)電源的輸入功率因數(shù)，減少對電網(wǎng)的電磁污染。一般分為有源功率因數(shù)和無源功率因數(shù)兩種；第三部分為PWM控制電路，也可以描述為功率轉(zhuǎn)換控制電路，該電路把高功率因數(shù)的直流電壓轉(zhuǎn)換受控制的高頻PWM脈沖電壓，由變壓器T磁通耦合到輸出端；第四部分為保護(hù)電路，提高開關(guān)電源的可靠性，滿足各種惡劣環(huán)境；第五部分為輸出濾波和輸出控制電路，該電路實現(xiàn)平滑輸出電壓和穩(wěn)定輸出電壓。

    2、基于TEA1755綠色電源設(shè)計2.1、TEA1755簡介

    TEA1755是一款高度集成化、外圍電路元器件少，其要特點在于集成功率校正控制器PFC、反激式控制器PWM的IC，從而實現(xiàn)高性價比的開關(guān)電源。在功率輸出時，反激式變換器工作在QR或者具備谷底開關(guān)的DCM模式；在中等功率時，反激式控制器進(jìn)去FR降頻模式并把峰值電流限制在一個可調(diào)節(jié)的值上；在低功率時，PFC關(guān)閉來獲取高的效率；在輕載時，反激式變換器開關(guān)頻率降至25kHz以下，反激式變化器進(jìn)入burst突發(fā)模式。在沒有開關(guān)脈沖的burst模式中，芯片內(nèi)置供電電流被進(jìn)一步限制在以獲取高的效率，先進(jìn)的burst模式保證了輕載時的高效率和良好的待機(jī)功耗，并降低了變壓器噪音。

    2.2、設(shè)計舉例

    假設(shè)需要設(shè)計一個75W的反激變換器，已知以及預(yù)設(shè)的參數(shù)如下：

    輸入電壓Vin：85~265VAC；

    PFC功率因數(shù)：≥97%；

    輸出電壓Vo：24VDC；

    輸出電流Io：3.2A；

    輸出功率Po：75W；

    效率η：≥88%。

    2.2.1、輸入電磁濾波設(shè)計

    圖2 輸入EMI濾波電路

    電阻R1、R2選擇原則是：在電容C1、C2的容值具有足夠選擇余地時，電阻值越小越好。假設(shè)，電阻R1、R2特定功率為PR，電阻兩端的輸入電壓為Vinm，則有：

    如：設(shè)PR=0.5W，Vinm=300V，則R1+R2≥300K，可取R1、R2=200K。

    另外在選擇電阻R1、R2的額定功率時，要考慮從電網(wǎng)串入，經(jīng)防雷擊保護(hù)電路后的浪涌殘壓能量，其額定功率為瞬時功耗的四分之一倍。設(shè)殘壓為1200V，則R1、R2還應(yīng)滿足：

    將PR=0.5W代入上式得電阻R1+R2≥720K，所以取電阻R1、R2=200K不滿足這一條件，綜合考慮應(yīng)取圖2輸入EMI濾波電路333電阻R1、R2=390K較合理。

    X電容容量的選定：根據(jù)安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，X電容容量強(qiáng)制要求當(dāng)輸入電源斷電時，必須在1s內(nèi)放電至安全電壓42.4V，則X電容取值參考如下公式：

    將電阻R1、R2=390K代入X電容計算公式得：Cx小于0.58μF，取標(biāo)準(zhǔn)容值Cx=0.47μF，如圖2所示的電路中，取C1=C2=0.2μF。選擇X電容時還要考慮其的承受耐壓，由于X電容在電源線輸入端，所以必須具備承受瞬態(tài)高壓的能力。

    Y電容容量的選定：根據(jù)安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，強(qiáng)制規(guī)定Y電容在標(biāo)稱輸入電壓時，各相線對大地的漏電流小于3.5mA，假Y電容為Cy，則有：

    上式中：fo為交流輸入電壓的工頻頻率，代入上式可得Cy=C3//C4//C24//C30《0.056μF，由于開關(guān)電源機(jī)殼與大地間存在分布電容，所以存在漏電流，則取Cy要比實際計算值要小，取Cy=0.047μF。

    在實際使用中，由于電容的容抗在不同的頻率下呈現(xiàn)不同的特性，特別是在超高段，容抗幾乎相同，所以一般采用多個小容量的電容過并聯(lián)，滿足總?cè)萘恳蟆?