一种高效率AC/DC变换器的实现方案

　　2 高效实现方案的思路与分析

　　提高效率可以采用软开关、同步整流器等技术（电率将复杂化、成本将提高），即使如此，开关管的导通损耗很难进一步减小，常规技术的功率变换很难做得非常高，整机效率达到90％以上也不是容易的事。而且将来的开关电源必须符合有关功率因数的相关标准，因此一般需要加PFC。因此作者提出一种基于常规技术使效率超过93％的开关电源的解决方案。并完成样机及测试。

　　2.1 解决方案的思路

　　在效率方面，非稳压高于稳压、非隔离型高于隔离型、窄电压范同高于宽电压范围，因此高效解决方案可以考虑如下方案：PFC+非稳压半桥变换器+肖特基整流二极管。原理框图如图1。这是采用最常规的技术同时获得到最高的效率的实现方案。

　　2.2 临界电流型PFC

　　考虑电磁干扰及二极管的反向恢复造成的损耗等因素，小功率PFC宜采用临界电流型控制方式，本级可以采用MC33368或KA7524或其它适用于小功率输出的PFC控制IC。PFC除设置输出反馈以稳定输出电压外，设置PFC输出电压反馈防止输出反馈开路。正常工作时，仅输出反馈起作用，通过调节PFC输出电压稳定输出电压。

　　当PFC的输出电压为400V时，输出纹波电压分别为1％、3％所需的滤波电容器约为：1.2μF/W和0.4μF/W，在通常的滤波电容的选择容量范围内。因此，经过PFC的预稳定的作用，其输出电压的稳定程度基本符合应用要求，后面的可以仅完成隔离作用即可。
　　2.3 非稳压半桥变换器的零电压开关

　　由于PFC级具备稳压功能，故隔离级采用非稳压半桥变换器，以尽可能地提高整机效率，主回路如图2(a)。非稳压半桥变换器的两开关管分别可以工作在近50％占空比，这时不仅开关管的利用率最高，而且实现了零电压开关。变换器的最小死区时间仅受开关管的关断延迟的限制。当非稳压半桥变换器工作在这种状态下，Q2导通期间电流流向如图2(b)。当Q2由导通变为关断，变压器的漏感电流不能跃变，由于Q2的关断，变压器的漏感电流分别对Q2、Q3的源/漏寄生电容充/放电，使A点电压由电源电压的高电位转变为低电位，使与Q3反并联的二极管D3导通，提供变压器的漏感电流通路，形成了事实上的零电压关断，如图2(c)。当变压器的漏感电流降到零前，使Q3导通（由于死区时间不到1μs，很容易满足），使Q3在“零电压”导通，如图2(d)。Q3关断、Q2导通的过程与上述描述相同，不再赘述，从而实现了“零电压”开关，使开关管的损耗几乎仅为导通损耗。本文的应用实例中，Q2、Q3选用IRFR320结温为100℃时的导通电阻为3Ω，满载时的工作电流约为300mA，导通压降为lV，占电源电压的0.25％。这样半桥的两个开关管的损耗可以小于整机输入功率的1％。隔离变压器由于工作在特定的工作状态，因而，其效率也非常高，大约为整机输入功率的1％。