1.同步整流
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC/DC转换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,因此称为同步整流。
TCL王牌LCD3026H/S型液晶平板电视机的开关电源采用ICE1PCS01+NCP1207+NCP1207环保节能组合芯片方案,其中ICE1PCS01芯片组成有源功率因数校正电路,参看图5-20。NCP1207与MOSFET功率管等组成12V开关电源同步整流电路,如图5-25所示。图5-25中MOSFET功率管VT10、互补推动管VT8、VT9、缓冲级VT7和变压器T3组成二次回路的同步整流电路。它采用的是变压器二次绕组直接提供驱动栅极信号的电路设计。
图5-25 TCL王牌LCD3026H/S型液晶平板电视机12V开关电源电路
变压器T3一次绕组串联在开关变压器T1的11~8二次绕组,T3二次绕组感应脉冲由VT7缓冲、VT8和VT9互补推动放大,驱动MOSFET管VT10与电源同步进入开关工作状态;正常工作时,开关变压器11~8绕组中感应的脉冲信号与VT10漏极输出的脉冲信号叠加后,经L2给负载提供直流电流。
MOSFET功率管VT10为专用同步整流开关器件,其导通电阻小,损耗甚微,工作时不需要加散热器。
在图5-25中,NCP1207(IC2)是安森美生产的电流模式单端PWM控制器,它以VTKC准谐振和频率软折弯为主要特点。VTKC的操作可以使MOSFET功率管在漏极电压最小时导通;在电路输出功率减小时,可以在不变的峰值电流上降低其工作频率,因此能够省去常规外接待机控制电路。通过VTKC操作和频率软折弯特性配合,可以实现电源最低开关损耗,提高DC-DC转换频率。
NCP1207属于电流型PWM控制器件,电源输出电压的稳定是通过它的2脚电压环和3脚的电流环共同作用实现的。12V直流电压由R35、R34分压采样加到三端精密电压SHR1控制端,与内部2.5V基准电压比较,产生误差电压放大后控制光耦合器PC1内部发光二极管中的电流,进而通过PC1副边光敏晶体管改变IC2的2脚的反馈电压,然后再通过内部电路控制IC2的3脚电容C13充电时间调整5脚驱动脉冲的占空比,使电源输出12V直流电压稳定不变。
3.24V开关电源同步整流电路(www.daowen.com)
TCL王牌LCD32K72型液晶平板电视机的开关电源采用TDA4863+TOP246+L6565组合芯片方案,其中L6565与MOSFET功率管等组成24V开关电源同步整流电路,如图5-26所示。图5-26中IC941采用意法半导体公司生产的离线式准谐振零电压电源控制器L6565。L6565采用DIP-8和SOP-8两种塑封形式,各引脚功能是:1脚(VIN)为输出电压采样反馈输入端;2脚(COMP)为内部误差放大器输出端;3脚(VFF)为母线前馈电压输入端;4脚(CS)为电感电流检测输入端;5脚(ZCD)为零电流检测比较器输入端;6脚(GND)为控制电路接地端;7脚(GD)为栅极驱动脉冲输出端;8脚(VCC)为控制电路电源供电端。
图5-26 TCL王牌LCD32K72型液晶平板电视机的24V开关电源
L6565在轻负载下也能自动降低工作频率,以保证变换电源能够最大限度的工作在电压过零ZVS状态。同时因线电压前馈功能,又可以确保变换电源在电网电压波动幅度足够大时,其输出功率仍然维持恒定。
该芯片内部集成有启动电路、精密基准电压源、电压误差放大器、电流检测比较器、零电流检测电路、RS锁存器、图腾柱式驱动级以及打嗝模式比较器和过电流保护等功能。
24V开关电源二次侧采用同步整流电路结构,虽然也属于变压器次级绕组直接提供栅极驱动信号方式,但图5-26中T952次级感应脉冲平衡输入到差动放大器VT945~VT946,再由VT947和VT948互补推动放大激励两只并联MOSFET管Q942和Q943同步进入开关状态。两只MOSFET管并联可以增大输出电流,同时进一步减小MOSFET管导通内阻RDSON,减小RDSON两端压降,提高电源变换效率。
【知识要诀】
开关电源同步整(流),专用场管压控型,
取代VD降损耗,导通伏安呈线性,
栅压、整流同相位,提高效率受人称。
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