200W环保型开关电源

文章摘要：当今，对额定功率200W以上的高频实用型开关电源在进行环保性能评估方面都或多或少地存在一些麻烦。它们要么EMI噪声较大，要么输入电流谐波超标或者在一定的功率封装密度下温度特性不好，可靠性差等等。要解决这些问题，一个途径是找寻新的性能更先进的变换器拓扑，另一途径就是选择新工艺，新器件以尽可能满足环保性能评估的要求。 近年来国外某些知名半导体公司花了不少力气进行器件技术的改造并研发出一系列有针对性的性能优越的新器件。例如前身为Siemens的 Infineon公司近年陆续地推出专用于解决高频开关电源上述问题的一揽子器件。它们包括耐高压600V，低导通电阻（Rdson）的CoolMOS管（高频运用时

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当今，对额定功率200W以上的高频实用型开关电源在进行环保性能评估方面都或多或少地存在一些麻烦。它们要么EMI噪声较大，要么输入电流谐波超标或者在一定的功率封装密度下温度特性不好，可靠性差等等。要解决这些问题，一个途径是找寻新的性能更先进的变换器拓扑，另一途径就是选择新工艺，新器件以尽可能满足环保性能评估的要求。 近年来国外某些知名半导体公司花了不少力气进行器件技术的改造并研发出一系列有针对性的性能优越的新器件。例如前身为Siemens的 Infineon公司近年陆续地推出专用于解决高频开关电源上述问题的一揽子器件。它们包括耐高压600V，低导通电阻（Rdson）的CoolMOS管（高频运用时温升极低，适用作Boost开关），大电流低耐压且小Rdson的OptiMOS管（特适用于Buck变换器），PFC?PWM双合一 ICTDA16888（可节省空间和元件），耐高压（600V）SiC肖特基二极管（特适用于作Boost二极管）等等。这些器件都有专门特性，如果在开关电源设计中使用得当，就会事半功倍地解决问题，而且成本也得到控制。作为范例，本文拟向读者介绍利用上述器件综合制成的一个工作频率为200kHz，功率为200W的符合环保要求的实用型开关电源。它采用第二代的CoolMOSC2作为PFC和PWM的功率开关，采用SiC肖特基二极管作为PFC二极管，OptiMOS作为同步整流开关，PFC和PWM的控制由同一块ICTDA16888实现。该电源具有宽的输入电压范围(90V～275V)，80％以上的AC/DC变换效率。输出电压有两组:＋5V/20A 和＋12V/8.3A，带有输出过载保护和输出短路保护。所有功率器件均无须加散热片，也不要求接最小的输出负载。2电路方块图图1示出整体电源的工作框图。它是由PFC和PWM两部分组成。第一部分是一个用于功率因数校正（PFC）的AC／DC变换器，第二部分是由两个功率开关管组成的正激式脉冲宽度调制（PWM）的DC／DC变换器。PFC级是一个Boost升压变换器，它的作用是在其输出端提供一个 380Vd.c.而同时在输入端保持输入电流为正弦波以获得功率因数近似等于1。PFC级另一个特点是可以让电源工作在宽电压输入范围（90V～275V）而无须再加入使整流电路重新配置的电压范围开关。所用的功率器件是两个并联运用的CoolMOS型SPB11N60C2以及一个 SiC肖特基二极管SDB06S60（6A／600V）。