1.引言

　　相對于傳統線(xiàn)性電源，開(kāi)關(guān)電源擁有體積小、重量輕、效率高等方生俱來(lái)的優(yōu)勢。因此近些年，研究開(kāi)關(guān)電源的人越來(lái)越多，相應的技術(shù)也層出不窮。研究成本低廉、性能可靠、兼容性強的開(kāi)關(guān)電源成為眾多電源設計工程師不斷努力的目標。本文針對大功率開(kāi)關(guān)電源提出一種無(wú)APFC的低成本全電壓設計方案，該方案使用自動(dòng)倍壓方式有效減小火牛直流輸入電壓的范圍，從而大大降低電源成本。

　　2.全壓電源

　　統計全世界交流電壓，可以將電壓分為：

　　日本為代表的100V，美國為代表的120V，墨西哥為代表的127V，中國為代表的220V，歐洲多為230V，澳大利亞240V.因此，世界各國電壓分布在100V-127V和220V-240V兩個(gè)電壓段。即若能滿(mǎn)足這兩個(gè)電壓段要求的開(kāi)關(guān)電源，即可認為是全電壓開(kāi)關(guān)電源。實(shí)現全壓的開(kāi)關(guān)電源目前大致可分為：普通無(wú)級式、APFC無(wú)級式、自動(dòng)倍壓式。

　　2.1 普通無(wú)級式

　　普通無(wú)極開(kāi)關(guān)電源在小功率開(kāi)關(guān)電源中應用非常廣泛。在小于300W的小功率段，設計者通常在兼顧結構和成本的前提下，采用100-240V的全段電壓方案。雖然結構簡(jiǎn)單，但對功率器件（如：火牛、開(kāi)關(guān)管、整流管）則提出了較高要求。由于在一定范圍器件參數的提高對于價(jià)格并無(wú)太大影響，使得在小功率段具備相當的性?xún)r(jià)比的。隨著(zhù)功率上升，電源對各部分的功率器件提出了新的要求，這個(gè)要求在價(jià)格上和技術(shù)上都有較大的困難。

　　2.2 APFC無(wú)級式

　　APFC是主動(dòng)式PFC，使用專(zhuān)用PFC控制器。

　　電路功率元件由標準的boost電路組成，通過(guò)電壓和電流的雙重反饋，其中電壓位于外環(huán)，而電流位于內環(huán)。因此，APFC在保證輸出端恒定電壓的同時(shí)，使得電流的波形為正弦波。

　　

　　APFC帶來(lái)的好處也是顯而易見(jiàn)：①較大的提高功率因數；②可以兼容輸入100-240V全段電壓；③EMC方面有很好的改善。不足之處：

　?、袤w積和重量有所增大；②電源成本大概有百分之五十的上升。

　　2.3 自動(dòng)倍壓式

　　鑒于手動(dòng)操作的種種弊端，以及世界各國電壓規律，自動(dòng)倍壓式在手動(dòng)倍壓式基礎加以改進(jìn)，實(shí)現了低電壓國家輸入電壓的自動(dòng)切換。自動(dòng)倍壓開(kāi)關(guān)可以采用繼電器、MOSFET、IGBT、可控硅。由于該設計應用在50-60Hz的工頻條件下，考慮過(guò)零要求，以及生產(chǎn)成本。

　　選用可控硅作為開(kāi)關(guān)切換器件?？煽毓柙诔杀旧嫌兄?zhù)極大的優(yōu)勢，而響應速度又能滿(mǎn)足要求。

　　

　　3.系統結構及原理

　　電源基本指標：額定輸出1200W，峰值功率2400W;輸入電壓可AC100-127V和220-240V;輸出電壓為DC160V.系統滿(mǎn)足全球電壓兼容的同時(shí)，兼具備低于0.3瓦的超低待機功耗能力。

　　3.1 系統結構

　　整機系統可分為主電源部分用來(lái)給功放部分提供電力。輔助電源提供初級控制電路和次級控制電路使用?？刂破饔脕?lái)實(shí)現自動(dòng)電壓識別及倍壓功能，同時(shí)結合MCU實(shí)現遙控喚醒系統功能。AC轉DC的整流部分，輔助電源與主電源設計成獨立供電方式。在待機模式中輔助電源脫離主電源整流部分，這樣為低待機功耗提供了硬件基礎。

　　

　　3.2 主電源

　　3.2.1 主電源設計

　　主電源采用移相全橋拓撲。全橋電路易于實(shí)現大功率的輸出，而移相全橋作為全橋電路的改良版本，在整機效率方面更具備優(yōu)勢。橋式電路中串入諧振電感，諧振電感與MOS管的寄生輸出電容Coss之間諧振。從而在MOS管開(kāi)啟之間使得DS端電壓為零，實(shí)現零壓開(kāi)啟。因為實(shí)現了MOS管的零壓開(kāi)啟，降低了驅動(dòng)電路以及MOS管Qg常數的要求，使得器件成本也隨之降低。使用雙象可控硅作為倍壓開(kāi)關(guān)。單向可控硅可斷開(kāi)整個(gè)主電源的供電。當可控硅完全斷開(kāi)時(shí)，整個(gè)主電源電路上所有器件均無(wú)電流環(huán)路，除去可控硅本身極小的漏電流，主電路無(wú)功耗損失。