相對於傳統線性電源，開關電源擁有體積小
、重量輕、效率高等方生俱來的優勢。因此近些年
，研究開關電源的人越來越多，相應的技術也層出不窮。研究成本低廉
、性能可靠
、兼容性強的開關電源成為眾多電源設計工程師不斷努力的目標。

本文針對大功率開關電源提出一種無APFCdedichengbenquandianyashejifangan，gaifanganshiyongzidongbeiyafangshiyouxiaojianxiaohuoniuzhiliushurudianyadefanwei，congerdadajiangdidianyuanchengben。tongshijieheguolingjiancedianlu，keshixianzaiwuNTC-負溫度係數電阻狀態下的零壓零流啟動，有效扼製浪湧電流
，提高係統可靠性和耐用性。此外
，能滿足“能源之星”的待機功耗要求，增強了技術競爭力的同時
，可滿足了節能環保的要求。

全壓電源

統計全世界交流電壓，可以將電壓分為：日本為代表的100V，美國為代表的120V，墨西哥為代表的127V，中國為代表的220V
，歐洲多為230V，澳大利亞240V。因此
，世界各國電壓分布在100V-127V和220V-240V兩個電壓段。即若能滿足這兩個電壓段要求的開關電源，即可認為是全電壓開關電源。實現全壓的開關電源目前大致可分為：普通無級式、APFC無級式
、自動倍壓式。

1
、普通無級式開關電源

普通無級開關電源在小功率開關電源中應用非常廣泛。在小於300W的小功率段
，設計者通常在兼顧結構和成本的前提下
，采用100-240V的全段電壓方案。雖然結構簡單

，但對功率器件(如：火牛
、開關管、整流管)則(ze)提(ti)出(chu)了(le)較(jiao)高(gao)要(yao)求(qiu)。由(you)於(yu)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)器(qi)件(jian)參(can)數(shu)的(de)提(ti)高(gao)對(dui)於(yu)價(jia)格(ge)並(bing)無(wu)太(tai)大(da)影(ying)響(xiang)
，使(shi)得(de)在(zai)小(xiao)功(gong)率(lv)段(duan)具(ju)備(bei)相(xiang)當(dang)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)的(de)。隨(sui)著(zhe)功(gong)率(lv)上(shang)升(sheng)

，電(dian)源(yuan)對(dui)各(ge)部(bu)分(fen)的(de)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)提(ti)出(chu)了(le)新(xin)的(de)要(yao)求(qiu)，這(zhe)個(ge)要(yao)求(qiu)在(zai)價(jia)格(ge)上(shang)和(he)技(ji)術(shu)上(shang)都(dou)有(you)較(jiao)大(da)的(de)困(kun)難(nan)。

2、APFC無級式開關電源

APFC是主動式PFC
，使用專用PFC控製器。

電路功率元件由標準的boost電路組成

，通過電壓和電流的雙重反饋，其中電壓位於外環
，而電流位於內環。因此，APFC在保證輸出端恒定電壓的同時，使得電流的波形為正弦波。 [page]
APFC無級式開關電源的好處：

①較大的提高功率因數

；
②可以兼容輸入100-240V全段電壓；
③EMC方麵有很好的改善。

APFC無級式開關電源不足之處：

①體積和重量有所增大；
②電源成本大概有百分之五十的上升。

3
、自動倍壓式開關電源

jianyushoudongcaozuodezhongzhongbiduan，yijishijiegeguodianyaguilv
，zidongbeiyashizaishoudongbeiyashijichujiayigaijin
，shixianledidianyaguojiashurudianyadezidongqiehuan。zidongbeiyakaiguankeyicaiyongjidianqi、MOSFET、IGBT、可控矽。由於該設計應用在50-60Hz的工頻條件下，考慮過零要求，以及生產成本。

選用可控矽作為開關切換器件。可控矽在成本上有著極大的優勢
，而響應速度又能滿足要求。

係統結構及原理

電源基本指標：額定輸出1200W，峰值功率2400W；輸入電壓可AC100-127V和220-240V；輸出電壓為DC160V，係統滿足全球電壓兼容的同時，兼具備低於0.3瓦的超低待機功耗能力。

1、係統結構

zhengjixitongkefenweizhudianyuanbufenyonglaigeigongfangbufentigongdianli。fuzhudianyuantigongchujikongzhidianluhecijikongzhidianlushiyong。kongzhiqiyonglaishixianzidongdianyashibiejibeiyagongneng
，tongshijieheMCU實現遙控喚醒係統功能。AC轉DCdezhengliubufen，fuzhudianyuanyuzhudianyuanshejichengduligongdianfangshi。zaidaijimoshizhongfuzhudianyuantuolizhudianyuanzhengliubufen

，zheyangweididaijigonghaotigongleyingjianjichu。 [page]
2、主電源

2.1、主電源設計

zhudianyuancaiyongyixiangquanqiaotuopu。quanqiaodianluyiyushixiandagonglvdeshuchu，eryixiangquanqiaozuoweiquanqiaodianludegailiangbanben
，zaizhengjixiaolvfangmiangengjubeiyoushi。qiaoshidianluzhongchuanruxiezhendiangan
，xiezhendianganyuMOS管的寄生輸出電容Coss之間諧振。從而在MOS管開啟之間使得DS端電壓為零，實現零壓開啟。因為實現了MOS管的零壓開啟，降低了驅動電路以及MOS管Qgchangshudeyaoqiu，shideqijianchengbenyesuizhijiangdi。shiyongshuangxiangkekongguizuoweibeiyakaiguan。danxiangkekongguikeduankaizhenggezhudianyuandegongdian。dangkekongguiwanquanduankaishi，zhenggezhudianyuandianlushangsuoyouqijianjunwudianliuhuanlu，chuqukekongguibenshenjixiaodeloudianliu，zhudianluwugonghaosunshi。
2.2、倍壓結構和原理

倍壓方式與手動倍壓原理一致，當交流電壓處於1、2象限時，電流流向為(紅色軌跡)：AC+->D1->CAP1->K->AC-，電源給給電容CAP1充電，其電壓將達到交流峰值

；當交流電壓處於3、4象限時，電流流向為(綠色軌跡)：AC-->K->CAP2->D4->AC+，電源給電容CAP2充電，其電壓也將達到交流峰值。因此，整流後的電壓將會雙倍於開關斷開狀態的電壓。
AC輸入電壓為AC100V-127V和AC220V-240V
，由公式可知整流輸出後電壓範圍為：
DC283-DC360V充分考慮器件分壓：如電容ESR、開關管壓降
、EMI器件壓降，可以認為在重載情況下整流導通約為60度，電壓取值可以認為在：DC245V-DC360V
，相對於普通全壓電源電壓取值範圍(將達到：DC122-DC360V)有大幅度衰減。

2.3、輔助電源

輔助電源采用反激RCD拓撲。輔助電源為所有控製電路提供電力，由於整體要求功耗低於15W,選用反激拓撲結構的集成方案實現。

無論在體積和成本控製均為理想的選擇。集成方案中常引入了‘打嗝’模式很容易將功耗控製在0.3W以內。
[page]
2.4
、控製電路

過零邏輯電路、倍壓邏輯電路
、可控矽驅動電路等組成控製電路。由於使用單向可控矽和雙向可控矽相結合可以切斷整流後級電路(包含濾波電容)，理論上後級電路零功耗。

結合輔助火牛
，整機待機功耗可輕易控製在0.5W以內，滿足‘能源之星’的要求。
2.4.1
、過零電路

由於沒有NTC的阻流作用，控製電路還須實現ZVS控製。倍壓控製邏輯和ZVS控製邏輯必須保持同步。驅動電路則使用光耦進行隔離驅動，有效避免可控矽驅動電位不一致的問題。

圖2-4中比較器U1-B可實時監測過零狀態
，同時為避免多次過零判斷，加入R101完成過零邏輯自鎖。圖2-5和2-6為實測電壓和電流波形。

其中圖2-5為使用NTC限流電路，在電源開啟瞬間電壓和電流波形。圖2-6為零壓開關電路，電流得到很好的控製，電流有一個從‘0''''''''''''''''開始變大的過程。浪湧電流也低於NTC限流電路
，浪湧電流得到明顯的控製

，且不受開機間隔的限製，可以任意開關次數和頻率的限製，效果非常明顯。
自動倍壓邏輯先於過零邏輯產生。圖2-4中，比較器U1-A實時監測輸入電壓
，其輸出邏輯與過零邏輯為’與‘deguanxi。beiyaluojidianluyifangmianyaonenggougenjushurudianyazidongshixianbeiyacaozuo
，tongshiyaonenggouyouxiaodefangzhiganraoxingboxing，yinqixitongbubiyaodedongzuoshenzhiwucaozongdekeneng。ru：當(dang)負(fu)大(da)幅(fu)度(du)波(bo)動(dong)時(shi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)波(bo)動(dong)
，而(er)這(zhe)種(zhong)波(bo)動(dong)是(shi)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)活(huo)動(dong)的(de)
，所(suo)以(yi)隻(zhi)需(xu)對(dui)門(men)限(xian)進(jin)行(xing)設(she)定(ding)
，便(bian)可(ke)以(yi)允(yun)許(xu)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)。而(er)在(zai)開(kai)機(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)要(yao)避(bi)免(mian)的(de)是(shi)電(dian)路(lu)需(xu)要(yao)避(bi)開(kai)電(dian)壓(ya)上(shang)升(sheng)過(guo)程(cheng)帶(dai)來(lai)的(de)倍(bei)壓(ya)誤(wu)操(cao)作(zuo)和(he)關(guan)機(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)壓(ya)的(de)正(zheng)常(chang)下(xia)跌(die)時(shi)倍(bei)壓(ya)的(de)誤(wu)操(cao)作(zuo)。快(kuai)速(su)開(kai)關(guan)操(cao)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)倍(bei)壓(ya)誤(wu)操(cao)作(zuo)。

2.4.2、可控矽驅動

雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)的(de)驅(qu)動(dong)方(fang)麵(mian)對(dui)工(gong)作(zuo)象(xiang)限(xian)較(jiao)為(wei)敏(min)感(gan)。令(ling)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya)方(fang)向(xiang)為(wei)橫(heng)軸(zhou)，電(dian)流(liu)方(fang)向(xiang)為(wei)縱(zong)軸(zhou)。對(dui)於(yu)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)而(er)言(yan)，最(zui)佳(jia)工(gong)作(zuo)象(xiang)限(xian)為(wei)一(yi)象(xiang)限(xian)其(qi)次(ci)是(shi)二(er)三(san)象(xiang)限(xian)，第(di)四(si)象(xiang)限(xian)通(tong)常(chang)不(bu)推(tui)薦(jian)。

工作在第四象限的區間內
，可控矽的損耗達到最大，而且對於di/dt的承受應力也急劇下降。

因此，二三象限工作區間，既可保證可控矽的良好性能，又能簡化驅動電路。

結論

本文所提出的解決全電壓的大功率電源


，此電源擁有自動倍壓、無NTCyijichaodidaijigonghaodetedianyuyishen。weizhuiqiuhuanbaodedagonglvkaiguandianyuantichuleyizhongxindeshejisilu，geichuleyizhongxindejiejuefangan，jubeijiaoqiangdeshiyongxingheshangyongxing。

相關閱讀：
工程師必看！LED照明電源設計四大難題解析
http://m.0-fzl.cn/opto-art/80021571
分享：簡單低成本的開關電源保護電路設計
http://m.0-fzl.cn/cp-art/80021655
低諧波、高功率因數AC/DC開關電源變換器設計
http://m.0-fzl.cn/power-art/80021597
經驗分享：開關電源的常見故障及維修技巧
http://m.0-fzl.cn/power-art/80021622