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单级PFC原理分析及变压器设计揭秘

 深圳市华人网络科技有限公司

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近年来LED照明行业发展迅速,不同商家对于LED驱动的发展也作出了巨大贡献,其中不外乎提高产品性能,和降低产品成本。 随着LED驱动的市场需求,原边单级PFC(即PSR+APFC)的控制芯片越来越广泛,也越来越成熟。各个IC设计生产公司都有自己的型号规格。但典型的电路结构有以下几种:
1. 以OB3330为一类的乘法器结构;
2. QR(准谐振),型号为CRM6513(以下将重点讲解); 其中,各种均存在各自的优缺点。乘法器表现最最不料想的就是开机(或输入电压突变时)时,输出电流过冲厉害;QR模式的CS很容易受到干扰。
类似于这样的帖子网上太多了,我也有看过一些,但总感觉缺少点什么;似乎都是倒来倒去,没什么特点的说法;很难使学习者真正深入理解。所以,我决定再来重谈旧事,希望给一些初学者更深入的理解,给已经在应用的有疑惑的工程师们一个准确的答案。由于我上网的时间很是有限,该贴可能需要比较长的时间来处理,希望耐心等候。如有遇到紧急的技术问题也可以私信我,我一定真诚答复。主要还是需要大家多提问,我尽自己最大的能力来答复大家;如有回答错误,望谅解! 在接下来的篇章中,我会花一些时间与大家讨论一下单级PFC设计时的注意事项;再来谈谈单级PFC的高频变压器的设计原理,和设计技巧;一个优化好的变压器,通常可以使整机工作效率提升2%-3%;变压器和MOS的温度可以降低10来度。

其实,单级PFC的工作原理基本一样,只是各个IC型号不同,有些功能不同。我对别的公司的IC了解不是很深,就以我们自己的IC来为类开始,给大家介绍一下单级PFC的工作原理。


接下来就是要请大家去分析,这个电路与你现在在做的产品有什么不同?各自发表一下各IC各脚的功能差别,并讨论优缺点。

一个好的工程师,考虑的不仅仅是纸面上的数据,应该是全方位的性能。
1、电路是精简电路,没有要求EMC或LVD;
2、电阻都是贴片的,至于吸收用多大的电阻,要看变压器设计的是否合理;
3、至于PCB布局,关键要看PCB版面的排布是否合理,对于高低压间距,当然要满足安全需要,从一个原理图上是很难看出PCB的布局好不好的;
4、R6的位置为什么不对呢?R18的阻值为什么就过小了呢?因为各个IC不一样,可能有些参数是不一样的;
5、至于VCC的电容用到10uF,已经是够大了,我们正常的时候,全都是使用4.7uF;从没出过你说的供电不足、低输入电压波动的问题。
还有,栅极驱动电阻,就算是你不用过EMC,但也需要取合适的组织;为什么过EMC要用这么大的电阻呢,而不过EMC就不需要这么做呢?
我猜想你们肯定是为了效率的问题吧。如果将这个阻值改小,是可以使效率提升一些。
但你考虑过开机和关机的损耗吗?这个损耗不仅仅是损耗了一些功率;而知大大增加了变压器的开通峰值电流,大大增强了di/dt,因此也就大大增强了变压器的RF(辐射)。如果PCB布局不好的话,就直接是电源工作不稳定;特别是变压器的工艺做的不好的时候,干扰特别严重,使系统无法正常工作;尤其是中山这边,人家做个样品、小批都正常,一旦大批量,就出问题了。

VCC的电容一般是根据IC的工作电流是多少来取得,这个你可以查一下IC的资料,里面都有标注VCC的功耗的。你再找一个计算容量的公式,就可以算出VCC取多大合适。但是,现在的PSR+APFC的系列IC,功耗都在500uA以内,多以推荐VCC电容在4.7uF-10uF之间;当然,还要看你对启动时间的要求,以及启动电阻,IC启动电流的要求,来综合考虑使用多大的VCC电容了。
COMP脚上的电容,是对CS脚上采集的电流信号进行RC滤波的;如果这个容量越大,滤波就越平滑,那么PF值就越高;如果容量小,PF值就低,但是响应速度快,对输出过冲有好处。
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