交流/直流和隔离式直流/直流开关稳压器
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4.4 D类功放的电源解决方案第三部分 - AC-DC电源(上)
接下来我们介绍 AC/DC 电源参考设计
在这一部分我们讨论
如何正确设置 AC/DC 电源里面的主要参数
来满足 D 类功放的要求
这是我们一个参考设计的规格
有输入电压的范围
输出电压和电流
在输出功率方面
分别规定了平均功率为 100 瓦
以及峰值功率 840 瓦
峰值因数高达 8:1
还有一些性能上的要求
比如说良好的动态响应
轻载效率高 低成本等等
如果输入功率大于 75 瓦
通常要求一个前级的 PFC 来提高功率因数
左下角是我们 AC/DC 电源的一个框图
有两级组成
第一级是 BOOST PFC
它将输入的交流电
调整为 400 伏左右的直流电压输出
第二级是隔离 DC/DC 变换器
它再把 400V 转为比较低压的 36V
下面还有一个辅助电源
给 PFC 控制器和 DC/DC 控制器供电
PFC 我们有四种不同的方案可选
分别是单相临界导通模式的 PFC
还有两相交错临界导通模式 PFC
以及连续导通模式的 PFC
和两相交错并联的连续导通模式 PFC
推荐的功率范围如图所示
一般临界导通模式的 PFC
能够实现续流二极管的零电流关断
所以没有反向恢复的问题
但是电感的纹波比较大
一般只适用比较低功率的场合
连续导通模式 PFC
它的纹波电流比较小
可以支持较大的功率
因为我们的峰值功率大于 800 瓦
同时平均功率又只有 100 瓦
为了兼顾这两个条件
同时降低成本
我们选择单相的连续导通模式 PFC
并采用 UCC28180 作为 PFC 的控制器
在 PFC 的设计当中
PFC 的电压环路受限于很多条件
首先电压环的带宽不能太高
否则控制器就会尝试跟踪
输出电压的工频纹波
结果会导致输入电流失真
THD 和功率因数随之变差
但是电压环的带宽也不能太小
否则动态响应能力就比较差
在负载跳变的时候
输出电压可能跌落太多
从而导致欠压保护或者冲的太高
导致过压
值得一提的是
UCC28180 里面集成了增强动态响应功能
当负载跳变导致输出电压变化超过 5%
就会触发该功能
加快环路响应
值得注意的是
在正常运行的时候
需要保证输出电压必须小于正负 5%
以避免触发此功能
根据我们的经验
为了同时满足动态响应
THD 以及功率因数的要求
电压环的带宽通常都要小于
或等于 2/3 的最小音频频率
也就是 20Hz
另外闭环增益在 100Hz 或者 120Hz 左右
不能低于 -20dB
研究表明
在 100Hz 附近的增益小于 -20dB
足以抑制工频纹波信号
并且满足 EN61000-3-2 的规定的谐波指标
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