为了减少对电网的干扰,法规要求:电源超过75瓦,就要在AC输入端,整流桥和滤波电容之后,增加一个PFC电路。由于后面介绍的电路都会超过75瓦,我们会用“整流、滤波、PFC”文字替代。上图就是一个简化版75W,PFC+QR+SR电路。QR准谐振反激,是电路在被动的等待谷底出现,实现MOS管的ZVS。而AHB有源钳位反激,多了一个MOS,升级成“可控、可设计、覆盖更宽工况的ZVS反激”,从而大大增加了反激的功率范围。
AHB干到150W没问题,掌握了它,你就可以设计主流的140W快充,各种笔记本充电器,电动自行车充电器等。
150W,是反激的天花板了么?还不是。
把单管反激升级成双管反激,甜蜜功率可以提升到200W。将1个变压器,级联成2个变压器,甜蜜功率可以再次翻倍,来到400W。这个就是工业电源里经常使用的CHF双管反激电源。我上次实际测试了一个220VAC转24VDC的电源,额定功率350瓦,效率超过94%。
当然,这个也是反激电源最后的春天了。别再挣扎了,再大就需要真正的谐振电路了。欢迎我们的超级王者LLC上场。
如果说,AHB 还是反激思路,靠控制和过渡实现软开关。而LLC 已经进入真正的谐振时代,LLC的软开关不是靠调出来的,是电路自己做到的,它可以覆盖的功率范围非常广。
全桥LLC相比半桥LLC,原边电压利用率翻倍,因为半桥LLC谐振腔电压只有母线电压的1/2;全桥LLC,电流由4个MOS分担,导通损耗降低;另外,全桥变压器电流更低,铜损显著下降。所以全桥LLC的功率可以做得更大。随着你掌握了全桥LLC,你的薪水也来到了3万块。
随着LLC电路功率的提升,比如达到了500W,高压端的输入电流就会超过2A。这个时候,整流桥里的4个二极管就开始发热严重了。假如我们先不动PFC,先拿整流桥开刀优化一下。
通过一个叫Active Bright有源桥控制的芯片,我们可以通过控制4个MOS,来取代整流桥里的4个二极管。也有一种保守一点的方案,只替换其中的2个二极管,这个叫半有源桥控制。我见过一家国产芯片公司,在他们的LLC芯片里,集成了半有源桥控制。
如果你的功率不是特别大,只优化一下整流桥是一个不错的选择,电路也不是特别复杂。
除开整流桥里面有二极管,PFC电路里也有一个二极管。如果功率再大,就需要拿它开刀了。有芯片公司将有源桥控制和PFC控制做到了一起,提出了无桥PFC控制器和无桥图腾柱PFC控制器。两者的区别是把二级管全干掉,还是保留2个。
是不是无桥图腾柱PFC控制器就一定最好呢,也不一定。图腾柱控制方案复杂程度大大增加,我们做产品,需要在稳定性、价格、性能、开发难度等方面做权衡。