《高效率开关电源设计5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高效率开关电源设计5（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3. LLC谐振桥式变换器的实现问题的提出l随着大尺寸平板电视机的问世，使电视机 不再是厚重的电子设备，可以方便的挂在 墙上。给人们的生活带来极大的方便。l最主要的是由于平板电视机的厚度相对很 薄。l要求电源的厚度也很薄，仅仅25mm。这样 ，平板电视机的电源将如何适应这一厚度 ？平板电视机对电源的要求l尽可能的薄l尽可能的高效率l尽可能地的电磁干扰尽可能的薄l与常规电视机不同的是，平板电视机的厚 度很薄，因此要求其电源的厚度也必须很 薄才能适应平板电视机的要求。尽可能的高效率l既然要求电源很薄，散热条件变差，需要 电源有尽可能高的效率来尽可能的降低电 源自身损耗而导致的发热。尽可能低的电磁干
2、扰l由于平板电视机里面有微弱信号的模拟电 路，要求平板电视机电源的电磁干扰要尽 可能的低。常规开关电源存在的问题l为了获得低的电磁干扰，一般电视机中电源由于 采用反激式开关电源，因此效率并不是很高，对 体积要求不高。不能适应结构紧凑平板电视机。l众所周知，在各类开关电源中，反激式开关电源 的效率相对最低，双端正激式电路结构的效率相 对最高，因此电脑电源通常采用半桥电路结构。l由于电视机中的调节器和图象通道电路对电磁干 扰及其敏感，常规的半桥电路的硬开关工作模式 不能满足电视机的低电磁干扰要求，因此，需要 寻求低电磁干扰的工作模式。平板电视机电源的最初解决方案l在最初的液晶显示器和早期的液晶电视
3、机 中，电源是以电源适配器形式置于显示器 或电视机的外面。这就给使用带来极大的 不便。1.开关电源电磁干扰产生的主要原因l开关电源产生电磁干扰的主要原因有：l开关管的硬开关过程的电流变化率di/dt和 电压变化率dv/dt过高所产生；l输出整流二极管的反向恢复过程与开关管 的开通过程同时起作用时，产生输出整流 二极管的回路与开关管的回路切换，两个 回路中的寄生电感、寄生电容释放储能而 产生的非常高频率的寄生振荡并产生比较 强烈的电磁干扰。 2.降低电磁干扰的基本方法l降低电磁干扰的基本方法就是避开或破坏 上述产生电磁干扰的条件。2.1 零电压开关是减小开关电源电磁 干扰的最好方法l零电压开关可
4、以是：l自然零电压开关；l全桥移相零电压开关；l谐振式零电压开关。2.2 输出整流二极管的零电流开关l输出回路实现零电流开关，使环流过程中 两回路处在零电流的寄生电感无储能状态 ；输出整流二极管自然反向恢复。2.3 需要考虑的问题l一般零电压开关存在的问题；l准谐振工作模式存在的问难题2.3.1 一般零电压开关存在的问题l自然零电压开关、全桥移相零电压开关的 输出整流滤波电感的电流处于连续工作模 式，存在开关管的开通与输出整流二极管 反向恢复同时出现的问题，所产生的电磁 干扰幅度是不能接受的。2.3.2 准谐振工作模式存在的问难题l在电路和控制方式最简捷的就是谐振式工 作模式。对于输出功率不太
5、大的应用并且 体积要求不十分苛刻如电视机的应用中， 可以采用准谐振反激式开关电源电路结构 和控制方式来获得零电压开关或在电压极 小值处开通。 l而对于输出功率要求比较大的大尺寸平板 电视机，由于体积要求非常苛刻，采用准 谐振模式将不再适用。3. LLC半桥谐振变换器 是最好的解决方案l基本控制思路是：在降低开关管的di/dt和 dv/dt同时，还要将输出整流二极管的反向 恢复过程避开开关管的开通过程。这样输 出整流二极管就可以在开关管开通前完成 反向恢复，消除输出整流二极管的反向恢 复对开关管开通过程的影响。3.LLC半桥谐振变换器原理简介3.1 3.1 基本电路结构基本电路结构3.1 电路与
6、控制方式的特点 l1. 开关频率低于LC谐振频率工作模式下，输出 整流器在LC谐振电流下降到零后自动关断，开 关管开通使输出整流器的反向恢复结束，所产生 的电磁干扰相对低；而且也不会产生对开关管不 利的由于输出整流器的反向恢复所造成的开关管 的开通损耗。l2.开关频率高于于LC谐振频率工作模式下，输出 整流器的反向恢复将在开关管的开通过程完成， 可能会出现比较大的电磁干扰；还可能会使开关 管的开通损耗增加。l3. 综合考虑，一般选择开关频率低于LC谐振频 率工作模式。3.2 开关频率低于LC谐振频率时的等效电路3.3LLC串联谐振变换器工作在 fmffS下的主要波形与时序3.4开关频率高于LC
7、谐振频率的主要波形l由于开关频率高于LC谐振频率的工作模式 下，输出整流二极管的反向恢复与开关管 的开通同时出现，因而可能产生比较大的 电磁干扰。3.5 输出功率与电压的调节l在输入电压一定时，每个开关周期LLC谐振 变换器向输出传输的能量是固定值。因此 ，可以通过调节LLC谐振变换器的开关频率 调节输出功率的大小；l在满负载时，开关频率接近LC谐振频率；l随着负载的减轻，开关频率随之降低，以 降低LLC谐振变换器向输出传递的功率。3.6 半桥串联谐振变换器的适用范围l直流母线电压变化范围不大或基本不变；l负载变化范围不十分大，具有一定的最小 负载电流。电视机就是这一类负载。4. 元件的选择与
8、装配l1.输入整流滤波电容器，一般为220330F，为为 了使电电容器具有比较较大的额额定纹纹波电电流，一般 选择细长选择细长 型电电解电电容器，采用卧式装配。l2.谐振电感选用变压器漏感的方式实现，可以减 少元件数量，简化电路。l3.变压器采用低高度磁芯和的卧式骨架。l4.为降低成本，输出整流器选择肖特基二极管， 不采用同步整流器。变压器结构示意输入整流滤波电解电容器发放置方式5平板电视机电源的实现5.1液晶电视机电源要求l以37英寸液晶电视机为例，其供电为：背 光电源24V/8A；D类功率放大器电源 30V/1A （或24V/1.5A）；还有其他电子线 路用的12V3A、8V/1.5A、5
9、V/6A和待机 电源5 V/2A，共计约220W。5.2 等离子电视机电源要求l对于大屏幕等离子电视机，则供电为：主 电压VSUSTAIN：195215V；寻址电压 VADDRESS：5070V；扫描电压VSCAN：- 165-230V；复位电压VSET：180215V； VERASE：70120V；和几个低电压输出的 3.3V、5.2V、12V 。5.3应用ON Semi控制芯片 NCP1396的37英寸液晶电 视机电源解决方案5.3.1NCP1396为控制芯片的解决方 案的概述l功率因数校正采用临界电流性工作模式， 才用NCP1605作为控制芯片，待机时可以 将功率因数校正部分停止工作；l
10、功率变换采用LLC准谐振工作模式，采用 NCP1396作为控制芯片；l待机电源采用准谐振反激式开关电源电路 结构，采用NCP1207作为控制芯片。5.3.2主电源：NCP1396的特点lLLC半桥谐振专用控制芯片 l可以工作在50500kHz l具有600V的高压高边驱动器 l带有3%精度可选择的最低开关频率选择 l100ns2s可调死区时间 l借助于可调软启动的顺序启动 l待机时可以简单的关闭PFC部分 l当过热、过电压的恶劣故障条件下关闭输入 l300A的低启动电流 l驱动输出具有1A/0.5A峰值灌/拉电流能力5.3.3 待机电源：NCP1027l准谐振反激式开关电源控制芯片l低待机功率l电路简单样机图片电路图顶层电路板图底层电路板图顶层元件排布图底层元件排布图5.5 应用PHLIPS控制芯片TEA1610 的解决方案l样机电路图样机元件排布图样机电路板图
