下图是一个广泛应用的升压型开关电源拓扑,信任我们并不生疏。在这个电路中,PFC电感L在MOS开关管Q导通时贮存能量,在开关管截止时,电感L上感应出右正左负的电压,将导通时贮存的能量经过升压二极管D1对大的滤波电容充电,输出能量。Boost升压PFC电感L上都并连着一个二极管D2。为了进步电网的功率因数,削减搅扰,平板电视的大多数电源都选用了有源PFC电路,虽然电路的详细方式繁复,不尽相同,作业形式也不一样(CCM电流接连型、DCM不接连型、BCM临界型),但根本的结构迥然不同,都是选用BOOST升压拓扑结构。如下图所示,这是一典型的升压开关电源,根本的思维便是把整流电路和大滤波电容切割,经过操控PFC开-关管的导通使输入电流能盯梢输入电压的改变,取得抱负的功率因数,削减电磁搅扰EMI和安稳开关电源中开关管的作业电压。
观念议论纷纷:
关于这个二极管的效果,在电源工程师中有一些不同的观念,摘抄如下:
说法一:削减浪涌电压对电容的冲击在开机瞬间约束PFC电感L因浪涌电流产生巨大的自感电势,然后构成电路毛病。每次电源开关接通瞬间加到电感上的可所以沟通正弦波的恣意瞬时值,假如在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值峰点邻近,那么给电感所加的是一个骤变的电压,会引起电感L上产生极大的自感电势,该电势是所加电压的两倍以上,并构成较大的电流对后边的电容充电,轻则引起输入电路的保险丝熔断,重则引起滤波电容及斩波开关管Q击穿。设置维护二极管D2后在接通电源的瞬间,由D2导通并对C充电,使流过PFC电感L的电流大大减小,产生的自感电势也要小得多,对滤波电容和开关管的损害及保险丝的熔断可能要小得多。
说法二:削减浪涌电压对升压二极管的冲击该二极管分流一部分PFC电感和升压二极管支路的电流,因此能对升压二极管起维护效果。
误区解析
以上的观念都说到了该二极管D2的维护效果,都有必定的道理,但上述的有些解说有值得商讨的当地。
我们知道:PFC电路后边大的储能滤波电容C和PFC电感L是串联的,因为电感L上的电流不能骤变.PFC电感自身对大的滤波电容C的浪涌电流起约束效果,不会呈现观念一说到的“电源开关接通的瞬间电感L1上产生极大的自感电势时电容的充电的情况,”因为自感电势的方向也是左正右负,此观念令人费解。并联维护分流二极管D2今后,这一路因为没有电感的约束效果,对滤波电容的冲击反而会更大,不会减小。实践也证明,去掉二极管D2后,电容C上的浪涌冲击反而减小。观念二维护升压管D1说法,有必定的道理,因为D1是快速康复二极管,接受浪涌电流的才能较弱,减小反向康复电流和进步浪涌电压承载力是彼此操控的,而D1所选用的一般整流二极管接受浪涌电流的才能很强,如1N5407的额定电流3A,浪涌电流可达200A。不过因为升压二极管D1有串接的PFC电感L的限流效果,笔者以为维护二极管D2的最首要效果还不仅仅是维护升压管D1。一些材料也有阐明并联二极管D2是削减开机进程的浪涌电压,这个整体的说法没错,但我以为该维护二极管D2外表下降的是对PFC电感和升压二极管的浪涌冲击,但实际上还有一个重要的效果:维护PFC开关管。
在开机的瞬间,滤波电容的电压没有树立,因为要对大电容充电,经过PFC电感的电流相对比较大,有可能在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值,在对电容充电的进程中PFC电感L有可能会呈现磁饱满的情况,假如此刻PFC电路作业,就麻烦了,流过PFC开关管的电流就会失掉约束,烧坏开关管。为避免悲惨剧产生,一种方法是对PFC电路的作业时序加以操控,即当对大电容的充电完结今后,再发动PFC电路;另一种比较简单的方法便是并接在PFC线圈和升压二极管上一个旁路二极管,发动瞬间给大电容的充电供给另一个支路,避免大电流流过PFC线圈构成饱满,避免PFC电路作业瞬间构成开关管过流,维护开关管,一起该维护二极管D2也分流了升压二极管D1上的电流,维护了升压二极管。别的,D2的参加使得对大电容充电进程加速,其上的电压及时树立,也能使PFC电路的电压反应环路及时作业,减小开机时PFC开关管的导通时刻,使PFC电路赶快正常作业。
总述
综上所述,以上电路中二极管D2的效果是在开机瞬间或负载短路、PFC输出电压低于输入电压的非正常情况下给电容供给充电途径,避免PFC电感磁饱满对PFCMOS管构成的风险,一起也减轻了PFC电感和升压二极管的担负,起到维护效果。该二极管的效果依然可以说是削减浪涌电压的冲击,但首要是为了削减浪涌电压对开关管构成的要挟,对升压二极管也有分流维护效果,而不是维护滤波电容的。在开机正常作业今后,因为D2右面为B+PFC输出电压,电压比左边高,D2呈反偏截止状况,对电路的作业没有影响,D2可选用可接受较大浪涌电流的一般大电流的整流二极管。
在有些电源中,PFC后边的电容容量不大,也有的没有接入维护二极管D2,但假如PFC后边是运用大容量的滤波%&&&&&%,此二极管是不能削减的,对电路的安全性有着重要的含义。