对于Intersil公司的ISL6752全桥ZVS附带同步整流控制芯片已经关注了很久了,2005年底申请到样片后因为工作一直抽不出时间来做,丢在那里丢了很久了,最近才重新拿起来做.
设计中PFC部分是用mc33260来做的,频率定在200KHZ左右,用两个SPP20N60S5的管子,储能电感用一对非晶磁环来做,输入做低电压设计为AC160V,最高270V,其实国内用的话这样的低压设计足够了,没有必要做到90V的.
用uc3842推一个4N80来做辅助电源,变压器用EEL19的,频率100KHZ二次侧输出5V 3A供给PS224,16V 0.8A供给ISL6752,一次侧反馈一个供给自身,以及MC33260的VCC
ISL6752的工作频率为200KHZ,ZVS全桥模式,功率管也用SPP20N60S5的,变压器用TDK PC44的PQ40做,用3对IXUC120N10(9.5mj)做同步整流,12V最大输出60A,另设一独立绕组,经两路改良版的磁放大电路分别输出5V 40A,3.3V20A
ATX时序控制用点晶的PS224,加一片LM339,因为PS224只支持2路12V,而本电源多达4路12V,LM339一路运放是给ISL6752做反馈用的,还有一路是给+5V和+3.3V做负载端电压反馈的.
目前思路还比较混乱,有不对的地方还请各位老师指正.
我的ATX电源设计方案(已经在画板子了,设计功率在800W左右)
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上几个参考文件,MC33260的设计指南 2323271198594322.pdf 和白皮书 2323271198594373.pdf
还有ISL6752的白皮书 2323271198594454.pdf
UC3842的白皮书 2323271198594639.pdf
还有PS224的白皮书 2323271198594690.pdf
还有ISL6752的白皮书 2323271198594454.pdf
UC3842的白皮书 2323271198594639.pdf
还有PS224的白皮书 2323271198594690.pdf
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@dianyuanch
看了你的贴子,有几点需要说说.1,MC33260是DCM模式的,要做到800W困难;2,辅助电源可以采用单片IC,比如infineon的ICE3A1065或者fairchild的单片IC,因为PC电源本来空间都不够,这样做可以省空间．3,LM339是比较器,不是运放．电压取样反馈可以用运放LM324或LM358．
谢谢您的建议,我会调整一下的,用MC33262能不能做呢?
2323271198980923.pdf
还有就是PS224可能比较难弄到,改用SG6516,功能一样,就少了2个引脚
2323271198981047.pdf
2323271198980923.pdf
还有就是PS224可能比较难弄到,改用SG6516,功能一样,就少了2个引脚
2323271198981047.pdf
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@caocao0923
INFINEON的ICE2PCS01觉得这个ccm是比较好点.LM393,339是比较器,跟op要分开哦~
如果从电源的效率和成本考虑,可以用FAN4800,联合PFC+PWM一个芯片.CCM模式较适合你的要求.功率可以作到1500W.只是你的电源效率不知要求有多高.要过什么能源标准.FAIRCHILD有FAN7530用在PFC上面.此外,还有ST6563.TI 的UCC28019.SG的SG6962.SG的6902.ON的NCP1603.但随着电源对效率和功耗要求越来越严格.今年的IC厂家将大部分会被洗牌.功耗达不到要求.对他们来说是一个较棘手的问题/
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@万里毛叔
李老师的元器件方面的文章是相当的权威,当年刘胜利老师都还说元器件李文龙说了才算.
你选用的PFC控制IC值得重新考虑,MC33260是做不到那么大功率的.
建议你用NCP1654 SO-8,或是ST的L4981,,还有就是Infinion的2CEPCS02.
当然如果要考虑后续的扩展性的话还是建议你用TI的UCC3818或L4981,虽然这个IC外围零件比较多,但是他的扩展功率可以做到4KW左右,再说了,你的主电路用的是ISL6752,这个IC也是可以做到几KW级的.这样在后续的功率上升时会节约时间.
.还有就是5V,3.3V,建议你用二次降压的方式,再说了,功率做大后,磁放大的稳定性值得怀疑.如果需要UCC3818的样品的话,你也可以联系我.Jacky.li@serialmicro.com.cn. 13420949204
建议你用NCP1654 SO-8,或是ST的L4981,,还有就是Infinion的2CEPCS02.
当然如果要考虑后续的扩展性的话还是建议你用TI的UCC3818或L4981,虽然这个IC外围零件比较多,但是他的扩展功率可以做到4KW左右,再说了,你的主电路用的是ISL6752,这个IC也是可以做到几KW级的.这样在后续的功率上升时会节约时间.
.还有就是5V,3.3V,建议你用二次降压的方式,再说了,功率做大后,磁放大的稳定性值得怀疑.如果需要UCC3818的样品的话,你也可以联系我.Jacky.li@serialmicro.com.cn. 13420949204
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@nhy1723
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IR1150S 运用无桥式整流电路实现高效率的PFC设计
近来,不使用桥式电路的功率因数校正(PFC)电路成为人们注意的焦点.设计人员去掉了转换器输入端的常规桥式整流电路,可以减少开关损耗,进一步提高效率.在这样的电路中,不存在由于导通损耗而降低效率的问题,且设计比较简单,需要的元件数量较少.
不使用桥式整流电路的PFC设计
设计没有桥式整流电路的PFC电路有一些难点.如图1所示,电路的输入端没有二极管组成的桥式整流电路,而是在交流输入边有1个升压电感器.在这个电路中,输出和输入并无直接的连接,于是就存在输入电压的感测、电流的感测和电磁干扰噪音等问题.特别是,由于升压电感器放在交流输入这边,因此很难感测作为输入的电网交流电压和电感器上的电流.
图1 没有使用桥式整流电路的PFC电路
在讨论这些问题之前,先介绍一下图1所示的没有使用桥式电路的整流器的工作原理.升压电感器分成两半,形成升压电路.输出电路由2个MOSFET晶体管和2个二极管组成.在交流电网电压的每一个半周中,其中一个MOSFET起有源开关的作用,而另一个MOSFET就起二极管的简单作用.在这对MOSFET晶体管中,处于工作状态的那个晶体管,与一个二极管和输入电感器一起,组成DC/DC升压转换器.输入电流由升压转换器来控制,随着输入电压而变化.
单周控制(OCC)方法
PFC电路中存在的感测电压和电流的问题与设计人员选择的控制策略有关.对于常规的升压PFC电路,最常用的是平均电流控制和峰值电流控制,它们都是使用模拟乘法器的技术.最近,设计人员开始探讨其他的技术,其中包括单周控制(OCC)的方法,如图2所示.
图2 OCC PFC控制电路
在这些方法中,平均电流的模拟乘法器控制是最流行的技术,因为其性能很好,也容易理解.
采用此方法需要使用某种类型的输入电压感测电路和电感器的电流感测电路.但是,在没有使用桥式电路的情况下,感测电压和感测电流是很复杂的.
因此,在选用了不使用桥式整流的情况下,OCC控制方法就很有优势.OCC使用输出电压和电感器中的电流峰值来计算前后衔接的每个周期的占空比,所以,在使用OCC方法时,需要的所有信息是从直流母线电压和电流那里得到的,不需要感测交流电网的电压,从而最大限度地提高了功率因数.而且,占空比控制着升压电路输入和输出之间的关系,电感器中的电流峰值可以自动地跟随输入电压的波形,这样就实现了功率因数校正的功能.由于所有必要的信息都是从电感器中的电流峰值和电压输出那里得到的,因此不需要感测输入电压.
电磁干扰噪音(EMI)的特性一般与功率级的结构有关.对于常规的PFC,输出的地总是通过桥式整流器与输入电网相连,引起共模噪音的唯一寄生电容是MOSFET晶体管的漏极与地之间的寄生电容.对于不使用桥式整流的PFC电路,其输出相对于作为输入的交流电网来讲是浮动的,这样就有几个寄生参数会引起MOSFET晶体管漏极和地之间的共模噪音,以及地与输出端之间的共模噪音.在这种情况下,共模噪音比常规PFC电路的共模噪音更加严重.为了解决这个问题,可以在不使用桥式整流的电路中增加两只电容器,在输入交流电网与输出电压的地之间形成一个高频通路.
OCC方案的测试
根据上面的分析,在不使用桥式整流的PFC电路中采用OCC方法进行控制,可以将电路简化,同时提高效率.本文使用一个500W、开关频率为100KHZ输入的电网电压为通用的PFC电路,来测试不使用桥式整流OCC设计的性能.这个电路使用国际整流器公司的IR1150S集成OCC控制器,该器件具备完善的保护功能.IR1150S的开关频率可以编程,有电压过载保护、软启动、逐周电流限流和欠压保护等功能.它采用8引脚SOIC封装,保留了不使用桥式整流的PFC电路节省空间的优点,同时又实现了OCC控制.在样机中使用了600V、22A、具有超级半导体结的MOSFET晶体管和600V、4A的SiC二极管,为了进行比较,还用相同的器件做了一个常规的PFC电路.
对不使用桥式整流的蔖FC电路的输入电压波形和输入电流波形进行了测量,结果表明,输入电流和输入电压的波形彼此之间十分接近.这说明,OCC成功实现了PFC的功能.
在比较上述两种电路时,关键的一项是效率.在不使用桥式整流的PFC电路中,使用1个MOSFET的体内二极管来代替常规电路中2个速度慢的二极管,这两者的导通损耗之间的差别决定了效率的改善程度.理论计算表明,在满载功率的情况下,不使用桥式整流的PFC电路的效率应有大约1%的提高.
对这两种电路的效率实际地进行了比较,结果与理论计算非常吻合:在输入电网电压为90V、功率满载时,效率提高了大约1%,如图3所示.在功率较低(低于200W)时,效率改善更为明显.
图3 常规PFC电路和无桥式整流的PFC电路的效率
在输出功率最大以及输入电网电压取不同值时,这两种PFC电路的功率因数校正的特性是非常相似的.电磁干扰方面的性能在低频范围也是相似的,在高频时,无桥式整流的PFC电路的噪音略高一些,但在可控制的电平之内.
结语
设计人员将会继续朝着无桥式整流的PFC方向发展,以进一步提高效率.然而,去掉了输入整流器的导通损耗以及简化电路的设计,造成的代价是:输入电压和输入电流的感测较为复杂,而且,输出浮动会导致电磁干扰增大.将无桥式整流的电路与OCC控制方法结合起来,工程师就可以用无桥式整流的方法提高效率、简化设计,并且不需要使用复杂的电流和电压感测电路.同时电磁干扰问题也可以用一种改进版本的电路来克服.
近来,不使用桥式电路的功率因数校正(PFC)电路成为人们注意的焦点.设计人员去掉了转换器输入端的常规桥式整流电路,可以减少开关损耗,进一步提高效率.在这样的电路中,不存在由于导通损耗而降低效率的问题,且设计比较简单,需要的元件数量较少.
不使用桥式整流电路的PFC设计
设计没有桥式整流电路的PFC电路有一些难点.如图1所示,电路的输入端没有二极管组成的桥式整流电路,而是在交流输入边有1个升压电感器.在这个电路中,输出和输入并无直接的连接,于是就存在输入电压的感测、电流的感测和电磁干扰噪音等问题.特别是,由于升压电感器放在交流输入这边,因此很难感测作为输入的电网交流电压和电感器上的电流.
图1 没有使用桥式整流电路的PFC电路
在讨论这些问题之前,先介绍一下图1所示的没有使用桥式电路的整流器的工作原理.升压电感器分成两半,形成升压电路.输出电路由2个MOSFET晶体管和2个二极管组成.在交流电网电压的每一个半周中,其中一个MOSFET起有源开关的作用,而另一个MOSFET就起二极管的简单作用.在这对MOSFET晶体管中,处于工作状态的那个晶体管,与一个二极管和输入电感器一起,组成DC/DC升压转换器.输入电流由升压转换器来控制,随着输入电压而变化.
单周控制(OCC)方法
PFC电路中存在的感测电压和电流的问题与设计人员选择的控制策略有关.对于常规的升压PFC电路,最常用的是平均电流控制和峰值电流控制,它们都是使用模拟乘法器的技术.最近,设计人员开始探讨其他的技术,其中包括单周控制(OCC)的方法,如图2所示.
图2 OCC PFC控制电路
在这些方法中,平均电流的模拟乘法器控制是最流行的技术,因为其性能很好,也容易理解.
采用此方法需要使用某种类型的输入电压感测电路和电感器的电流感测电路.但是,在没有使用桥式电路的情况下,感测电压和感测电流是很复杂的.
因此,在选用了不使用桥式整流的情况下,OCC控制方法就很有优势.OCC使用输出电压和电感器中的电流峰值来计算前后衔接的每个周期的占空比,所以,在使用OCC方法时,需要的所有信息是从直流母线电压和电流那里得到的,不需要感测交流电网的电压,从而最大限度地提高了功率因数.而且,占空比控制着升压电路输入和输出之间的关系,电感器中的电流峰值可以自动地跟随输入电压的波形,这样就实现了功率因数校正的功能.由于所有必要的信息都是从电感器中的电流峰值和电压输出那里得到的,因此不需要感测输入电压.
电磁干扰噪音(EMI)的特性一般与功率级的结构有关.对于常规的PFC,输出的地总是通过桥式整流器与输入电网相连,引起共模噪音的唯一寄生电容是MOSFET晶体管的漏极与地之间的寄生电容.对于不使用桥式整流的PFC电路,其输出相对于作为输入的交流电网来讲是浮动的,这样就有几个寄生参数会引起MOSFET晶体管漏极和地之间的共模噪音,以及地与输出端之间的共模噪音.在这种情况下,共模噪音比常规PFC电路的共模噪音更加严重.为了解决这个问题,可以在不使用桥式整流的电路中增加两只电容器,在输入交流电网与输出电压的地之间形成一个高频通路.
OCC方案的测试
根据上面的分析,在不使用桥式整流的PFC电路中采用OCC方法进行控制,可以将电路简化,同时提高效率.本文使用一个500W、开关频率为100KHZ输入的电网电压为通用的PFC电路,来测试不使用桥式整流OCC设计的性能.这个电路使用国际整流器公司的IR1150S集成OCC控制器,该器件具备完善的保护功能.IR1150S的开关频率可以编程,有电压过载保护、软启动、逐周电流限流和欠压保护等功能.它采用8引脚SOIC封装,保留了不使用桥式整流的PFC电路节省空间的优点,同时又实现了OCC控制.在样机中使用了600V、22A、具有超级半导体结的MOSFET晶体管和600V、4A的SiC二极管,为了进行比较,还用相同的器件做了一个常规的PFC电路.
对不使用桥式整流的蔖FC电路的输入电压波形和输入电流波形进行了测量,结果表明,输入电流和输入电压的波形彼此之间十分接近.这说明,OCC成功实现了PFC的功能.
在比较上述两种电路时,关键的一项是效率.在不使用桥式整流的PFC电路中,使用1个MOSFET的体内二极管来代替常规电路中2个速度慢的二极管,这两者的导通损耗之间的差别决定了效率的改善程度.理论计算表明,在满载功率的情况下,不使用桥式整流的PFC电路的效率应有大约1%的提高.
对这两种电路的效率实际地进行了比较,结果与理论计算非常吻合:在输入电网电压为90V、功率满载时,效率提高了大约1%,如图3所示.在功率较低(低于200W)时,效率改善更为明显.
图3 常规PFC电路和无桥式整流的PFC电路的效率
在输出功率最大以及输入电网电压取不同值时,这两种PFC电路的功率因数校正的特性是非常相似的.电磁干扰方面的性能在低频范围也是相似的,在高频时,无桥式整流的PFC电路的噪音略高一些,但在可控制的电平之内.
结语
设计人员将会继续朝着无桥式整流的PFC方向发展,以进一步提高效率.然而,去掉了输入整流器的导通损耗以及简化电路的设计,造成的代价是:输入电压和输入电流的感测较为复杂,而且,输出浮动会导致电磁干扰增大.将无桥式整流的电路与OCC控制方法结合起来,工程师就可以用无桥式整流的方法提高效率、简化设计,并且不需要使用复杂的电流和电压感测电路.同时电磁干扰问题也可以用一种改进版本的电路来克服.
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