自從PD電源問世以來(lái)，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，不僅僅是滿足了人們對(duì)充電時(shí)間短的迫切需求，也帶來(lái)了人們對(duì)節(jié)能降耗的持續(xù)關(guān)注。從45W到65W，再到120W甚至240W，充電功率越來(lái)越大，這樣帶來(lái)的好處就是可以極大地減少充電時(shí)間。隨著充電功率的增大，對(duì)電源效率的要求也變得越來(lái)越高。效率高就意味著節(jié)能，在相同輸出功率下，消耗的電能就越小。同時(shí)電源的發(fā)熱量也低，可大大提高電源的使用壽命。

目前設(shè)計(jì)一款電源，除了要滿足最基本的性能外，還要考慮體積與散熱的問題。體積大小我們第一眼就能看到，所以體積很重要。而電源的散熱能力與其表面積大小成正比，也就是說(shuō)看起來(lái)表面積大的電源，其散熱能力一般比較強(qiáng)，但加風(fēng)扇散熱的除外。前段時(shí)間本人就購(gòu)買了一臺(tái)游戲本電腦，其電源適配器功率為240W，比起以前65W的電源適配器，其在體積上大了3倍，功率上卻提高了4倍。這是因?yàn)榇蠊β孰娫吹墓β拭芏纫h(yuǎn)遠(yuǎn)高于小功率電源，65W的電源適配器采用普通的反激式開關(guān)拓?fù)?，?strong>240W的電源適配器采用了高效率的LLC開關(guān)拓?fù)?，LLC開關(guān)拓?fù)溥€是軟開關(guān)的，其最高效率可達(dá)98%以上。而反激式開關(guān)拓?fù)涞淖罡咝手挥?4%，而且已經(jīng)很難再繼續(xù)提升。

按照國(guó)內(nèi)對(duì)功率因素的要求，對(duì)于大于65W的開關(guān)電源必須要滿足相關(guān)諧波標(biāo)準(zhǔn)，也就是要有功率因素校正電路。而功率因素校正電路就是指PFC電路。240W的適配器電源內(nèi)部由兩部分組成，前級(jí)是PFC電路，后級(jí)是LLC拓?fù)?。前?jí)的PFC電路又采用了BOOST升壓拓?fù)?，恒?00V后再給到后級(jí)的LLC。由于BOOST拓?fù)涫且环NDC-DC轉(zhuǎn)換器，而輸入的卻是AC交流電，所以輸入端還必須要有AC-DC的整流橋。整流橋的作用是把交流電轉(zhuǎn)變成直流電，整流橋的內(nèi)部是由4顆硅整流二極管構(gòu)成，而這4顆硅整流二極管連接成H橋的形式，所以整流橋又叫H橋。

整流橋是有損耗的，這一點(diǎn)毋庸置疑。整流橋的損耗是由流過的電流大小決定，由于整流橋的壓降相對(duì)恒定，單顆二極管正向壓降一般為0.4V左右，所以計(jì)算損耗就把電流乘以0.4就行了。以240W的游戲本電腦適配器為例，在滿載情況下，低壓90v交流輸入時(shí)的有效值電流為3.1A，橋堆損耗功率是3.1×0.4×2=2.48W。損耗功率拉低了整機(jī)的能效，而且損耗的功率是以熱量的形式發(fā)散到周圍，這也提升了整個(gè)電源的工作溫度，加劇了電源的散熱難度。從測(cè)試的數(shù)據(jù)看，橋堆的工作溫度已經(jīng)達(dá)到了驚人的112℃。

為了解決橋堆的功耗問題，人們想到了用無(wú)橋PFC的架構(gòu)來(lái)做的思路，所謂的無(wú)橋就是指用開關(guān)管代替硅二極管，因?yàn)殚_關(guān)管的正向壓降非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二極管的0.4V，所以幾乎不存在損耗的問題。但無(wú)橋PFC電路復(fù)雜，不適合做幾百瓦左右功率的電源，折中考慮還是用有源橋方案更適合。有源橋與無(wú)橋的原理大致是一樣的，都是用開關(guān)管代替硅整流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)整流。二者不同的是，無(wú)橋PFC的整流部分與功率因素校正部分是一體的，而有源橋的整流部分與功率因素校正部分是分開的。

本實(shí)施例的有源橋方案采用自驅(qū)半有源橋的形式，結(jié)合電路圖可知，自驅(qū)的好處顯而易見，除了不需要驅(qū)動(dòng)IC外，整個(gè)電路還極其簡(jiǎn)單。在有交流電輸入的情況下，L與N交替出現(xiàn)正負(fù)半周的正弦波，兩個(gè)下管Q1和Q2也交替導(dǎo)通。Q1與Q2的管子型號(hào)是STF24N65M2，出自意法半導(dǎo)體。交替導(dǎo)通的兩個(gè)管子具有互鎖功能，即在同一個(gè)正弦半周期內(nèi)只有一個(gè)管子會(huì)導(dǎo)通，另一個(gè)管子處于截止?fàn)顟B(tài)，這樣就保證了管子的安全性與可靠性。前面說(shuō)了管子的導(dǎo)通壓降非常低，所以自驅(qū)半有源橋的損耗為普通整流橋損耗的一半。具體的對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)見附件表格。

對(duì)于有源橋整流的可靠性與安全性，很多電源工程師對(duì)此都有一定的疑慮，因?yàn)殚_關(guān)管的耐壓一般選取650V，而硅二極管的耐壓可選取800V或1000V，在雷擊浪涌方面選用二極管整流橋方案明顯會(huì)更可靠一些。當(dāng)然這一點(diǎn)確實(shí)如此，但隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)能效的要求越來(lái)越高，普通整流橋方案就顯得有些力不從心了。在一臺(tái)電源中，溫度最高的元件往往就是整流橋，所以整流橋溫升反而成了制約電源發(fā)展的絆腳石，而有源橋技術(shù)卻可以輕松解決這個(gè)讓電源工程師頭痛的難題，讓電源能效再次飛躍！

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

自驅(qū)動(dòng)，無(wú)需驅(qū)動(dòng)IC。

上臂用二極管，下臂用MOS管，無(wú)倒灌電流。

效率高，發(fā)熱量低。

電路簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)。

?方案規(guī)格

輸入交流電壓：90~240V

輸入交流電流：0~10A

最高耐壓：650V

最大耐受浪涌電流：64A

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