200W開關電源功率級設計方案

1. 導言

　　新的功率在200W-500W 的交流電源設計，越來越需要功率因素校正(PFC)，以在減少電源線上的能源浪費，并增加最多來自電源插座的功率。 這篇文章描述了一個用於液晶電視的200W 電源的設計與構造，所以提到了很多注意事項，以達到高效率，待機功率低於1W，外形小巧尤其是高度為25mm ，無風扇的簡單冷卻，低成本。這些特徵對於將要應用的場合是不可或缺的。

　　2. 電路描述和設計

　　設計指標如下∶

　　交流輸入電壓∶85-265VRMS·功率因素∶

　　> 0.95·總輸出功率∶200W·

　　三個直流輸出∶5V/0.3A12V/5A24V/6A電源分為兩個單元。

　　第一電源集成一個功率因素校正電路，內置在FAN4800 PFC/PWM(脈寬調制)二合一控制器周圍，產生一個24V/6A 和12V/5A 的輸出。這個器件包含一個平均電流模式PFC 控制器和一個能夠在電壓和電流模式下工作的PWM控制器。在描述的這項應用中，PWM工作在電流模式，控制一個雙管正激變換器。這種變換器能產生一個穩壓的24V 輸出。12V輸出則由一個采用MC34063A PWM控制器的Buck 變換器產生。這個附加模塊改善了12V輸出校正，減少交叉調節問題，這對於多重輸出正激變換器總是一個問題，當負載大范圍變化時。附加變換器成本不是很高，如果與一個雙管輸出變換器的更復雜、更大的耦合電感相比。

　　第二電源是一個基於飛兆半導體功率開關(FPS)的Flyback 變換器，它給FAN4800提供電源和5V 輸出。這個電源工作在待機模式下，它的無負載功耗低於500mW。因此，即使對於省電模式下小負載情況，也有可能滿足1W待機功耗的限制。

　　為了簡潔，設計計算和電路圖將在每個模組中單獨給出。最終完成的示意圖和布局，可在附錄中查到。

　　3. 功率因素校正

　　本節回顧了功率因素校正電路的電源選擇。用來設立乘法器的工作點和差動放大器的增益和頻率補償的低功率部件的

　　設計在[1]中給出。

　　3.1 整流器

　　由於主電源用來提供一個200W的輸出功率，即總輸入功率。假設PFC的效率為90%，正激變換器效率為90%，其中輸出功率為∶

　　考慮到最大輸入電壓為85VRMS，最大輸入電流為∶

　　電磁干擾濾波器的常見共模扼流圈，必須承受這部分電流，同時具有約10mH 高電感。市場上有一些扼流圈，具有高電流，高電感和小尺寸的特徵，來自EPCOS 和TDK。扼流圈的實際值和類型由電磁干擾測試確定，依賴於工作條件，也許與本文提出的濾波器有所不同。

　　與輸出串聯的負溫度系數熱敏電阻(NTC)限制了浪涌電流，但并非電源工作所真正需要的。

　　整流器根據IIn,RMS選定，但注意到高額定電流二極管通常在某一電流下具有更低的電壓降，使用一個額定電流略高的整流橋是有利的。對於實際設計，選擇一個6A/800V橋GBU6K。

　　整流器功耗是可以預計的，通過一個恒定正向電壓下已知的近似二極管正向特性乘以一個串聯電阻。正向電壓VF 和串聯電阻Rs 必須從規格說明書中查，對於GBU6K 分別是0.8V和0.03Ω。功耗方程變成∶

　　如果我們假設一個絕對的最高結溫度TJ 為150℃，最高室溫為50℃，然後BR1 散熱器的熱大熱阻(與空氣之間)應為

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