高功率因数低空载损耗AC/DC电源的研究

摘要：介绍了一种宽输入、低空载损耗的90WAC/DC电源。电路由两级组成：以L6561为核心的功率因数校正（PFC）；以L5991A为核心的DC/DC反激变换器。它的主要优点是轻载时通过L5991A的变频功能降低开关工作频率，减小开关损耗，并通过外部电路的设计关掉L6561的PFC功能，从而达到轻载时减少电路的功率损耗的目的。实验表明在空载时，整个电路的输入功率小于1W。

关键词：空载损耗；反激变换器；功率因数校正

Stady on AC/DC Converter with Low Stand-by Loss and High Power Factor

TENG Fang-hua, ZHANG Zhong-chao

Abstract:A 90 W low stand-by loss AC/DC converter with universal input voltage is introduced.The converter consists of two-stages approach: a front-end PFC pre-regulator based on L6561 PFC controller and back-end DC/DC converter in flyback topology based on L5991A PWM controller. The stand by function of the L5991A, which reduces the switching frequency of the DC/DC converter at light load, is also used to turn off the PFC stage to meet the needs of the severe no-load consumption. Experiment results show that the total no-load input power is less than 1W.

Keywords:Stand-by loss; Flyback converter; PFC

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：0219－2713(2003)03－0092－03

1 引言

许多电器设备在没有工作时仍然带电，从AC插头接通的一刻起，他们就在不停地消耗电力，这就产生了“待机损耗”问题。一台电器的待机损耗一般只有几W，但大量电器的待机损耗总和就是一个不容忽略的数字。

另外，在轻载时减少电路的功耗已经成为当今电力电子技术发展的一个方向。本文采用的L5991A是ST公司最新的节能控制芯片。在轻载时，通过关断PFC功能，降低开关工作频率，以减少电路的损耗，这种设计可使轻载损耗在1W以内。

2 基本工作原理

电路的总体框图如图1所示。为了减小输入电流的谐波，提高输入功率因数（PF），电路中采用了以L6561为控制芯片的功率因数校正(PFC)环节。PFC电路在88～265V的输入电压范围内，输出端都可以得到400V左右的稳定电压。

图1 电 路 总 体 框 图

轻载变频控制原理图，如图2所示。L5991A芯片采用电流控制模式，电压检测端（脚6）的值Vcomp正比于开关的峰值电流，能量通过变压器传输，这样就可以通过检测Vcomp的值来确定负载的状况。如果负载变轻使得输出功率变小（电压不变），则开关的峰值电流随之减小，Vcomp的值减小到某个门坎电压VT1时，通过芯片内部功能（高频时芯片脚16处于高电平，与脚4导通，脚2与脚4之间的谐振电阻为RA、VB并联 ； 低 频 时 芯 片 脚16处 于 低 电 平 ， 与 脚4断 开 ， 谐 振 电 阻 变 成RA） ， 使 开 关 频 率 由fosc下 降 到fSB； 如 果 负 载 加 重 ， 输 出 功 率 增 大 ， 则 开 关 的 峰 值 电 流 随 之 加 大 ，Vcomp上 升 到 另 一 门 坎 电 压VT2时 ， 通 过 内 部 功 能 开 关 频 率 就 会 上 升 到fosc。 在 负 载 正 常 和 轻 载 时L5991A都 能 正 常 工 作 ，VT1和VT2可 以 内 部 确 定 或 者 通 过 外 部 附 加 电 路 确 定 ，fosc和fSB可 以 根 据 实 际 需 要 ， 设 计 恰 当 的 电 路 参 数 确 定 。

图2 轻载变频控制原理图

满载工作时，由于脚16高电平，Q1断开，Q2导通，Q3关断（见图3），连接L6561零电流检测端的电压端为高电平，L6561正常工作；轻载时由于脚16低电平(与脚2一起谐振)，Q1导通，Q2关断，Q3导通，连接L6561零电流检测端的电压端为低电平，L6561停止工作。这样就充分减少了待机损耗（轻载损耗）。

图 3 电 源 适 配 器 主 电 路 图