主動(dòng)糾偏

 

同步整流器，也稱(chēng)為有源整流器，用于提高二極管整流電路的效率，二極管整流電路通常存在于開(kāi)關(guān)電源中。通常的半導(dǎo)體二極管被有源元件取代，通常是BJT或MOSFET功率晶體管，它們被制成開(kāi)關(guān)頻率，以允許將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。這些整流電路稱(chēng)為同步電路，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)必須與輸入波形同步。同步整流（SR）技術(shù)可以提高效率、熱管理、功率密度和可靠性，降低電源的總體成本。圖1的上半部分顯示了帶整流二極管的buck變換器的經(jīng)典方案，而在同一圖的下半部分，肖特基二極管被MOSFET晶體管取代。有源整流器的優(yōu)點(diǎn)是它的傳導(dǎo)電阻和壓降比二極管低得多。MOSFET晶體管是二極管的理想替代品，因?yàn)樗鼈兊腞DS（on）非常低，低至幾十毫歐姆或更小。因此，這個(gè)電阻上的電壓降比二極管上的要低得多。SR技術(shù)的缺點(diǎn)是它需要一個(gè)能夠確保MOSFET開(kāi)關(guān)和輸入波形之間同步的控制電路。

 

圖1：SR技術(shù)的應(yīng)用示例

 

緩沖器和鉗位

 

該緩沖電路具有減小電壓尖峰幅度和降低電壓變化率（dV/dt）的功能。其效果是減少開(kāi)關(guān)損耗和射頻發(fā)射。鉗位執(zhí)行的功能要簡(jiǎn)單得多；也就是說(shuō)，它只是降低電壓尖峰的振幅，而不利于發(fā)射電磁波。在圖2中，我們可以看到典型的鉗位和緩沖電路的例子，而圖3顯示了它們對(duì)波形（電壓）產(chǎn)生的影響，其特征是波紋加劇。

 

圖2：鉗位和緩沖電路示例

 

圖3：緩沖器和鉗位產(chǎn)生的效應(yīng)

 

有源鉗位電路

 

反激變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但由于開(kāi)關(guān)晶體管所承受的高壓應(yīng)力，其在低功率應(yīng)用（小于100w）中的應(yīng)用受到限制。當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，反激變換器將能量?jī)?chǔ)存在變壓器的初級(jí)繞組中。在“關(guān)閉”期間，能量被傳輸?shù)蕉?jí)，然后從那里傳輸?shù)捷敵?。電流在一次繞組和二次繞組中同時(shí)流動(dòng)，但決不會(huì)同時(shí)在兩個(gè)繞組中流動(dòng)。圖4顯示了一個(gè)反激式變換器的結(jié)構(gòu)，其有源箝位電路由晶體管和電容器組成。與傳統(tǒng)的阻容二極管（RCD）相比，有源鉗位可以在固定的開(kāi)關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)晶體管的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS），提高了效率和EMI。

 

圖4：反激變換器中的有源鉗位電路

 

準(zhǔn)諧振電路

 

將準(zhǔn)諧振拓?fù)鋺?yīng)用于開(kāi)關(guān)電源中，以減少或消除頻率相關(guān)開(kāi)關(guān)損耗，從而提高效率，降低器件的工作溫度。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是在低功耗下產(chǎn)生更高的損耗，這一缺點(diǎn)被幾乎所有現(xiàn)代電源中存在的頻率鉗位電路所消除。準(zhǔn)諧振變換器通常包含L-C網(wǎng)絡(luò)，其電壓和電流在開(kāi)關(guān)期間呈正弦變化。現(xiàn)在考慮經(jīng)典的buck轉(zhuǎn)換器方案，如圖5所示。為了方便起見(jiàn)，包含MOSFET晶體管的開(kāi)關(guān)電路已用“開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)”塊表示。

 

圖5：一個(gè)典型的buck轉(zhuǎn)換器的示意圖

 

在圖6中，我們可以觀察到“交換網(wǎng)絡(luò)”塊的兩種不同配置。第一種對(duì)應(yīng)于由PWM信號(hào)控制的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)。另一方面，另一方面，由于L-C網(wǎng)絡(luò)的引入，電路增加了準(zhǔn)諧振功能。零電流開(kāi)關(guān)是這些變換器的主要優(yōu)點(diǎn)之一，因?yàn)樗梢詼p少開(kāi)關(guān)損耗。此外，準(zhǔn)諧振變換器能夠在比類(lèi)似的PWM變換器更高的頻率下工作。

 

圖6：準(zhǔn)諧振buck變換器

 

功率因數(shù)校正

 

功率因數(shù)（PF）定義為實(shí)際功率與視在功率之間的比率。在離線電源（即直接連接到交流電源的電源）中，電流和電壓都是正弦的。因此，PF由輸入電流和輸入電壓之間相位角的余弦給出，是電流對(duì)負(fù)載實(shí)際可用功率的貢獻(xiàn)程度的指標(biāo)。例如，PF等于1表示100%的電流為負(fù)載供電。國(guó)際法規(guī)對(duì)由電源電壓供電的許多設(shè)備（如電視電源、照明用電子鎮(zhèn)流器和電機(jī)控制電路）的輸入電流中的諧波含量進(jìn)行了限制。設(shè)計(jì)合理的PFC級(jí)可確保電流始終與交流輸入電壓相一致。圖7顯示了三種不同的主動(dòng)PFC拓?fù)?。最便宜的PFC解決方案無(wú)疑是boost拓?fù)洌鴅uck-boost PFC解決方案能夠提供輸出隔離和可調(diào)輸出電壓。在三種方案中，buck拓?fù)涮峁┝俗畹偷腜FC。

 

圖7：有源PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

 

 

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