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基于UCC24624的工业高效率高可靠性AC/DC电源电路设计
发布时间:2020-02-14
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基于UCC24624的工业高效率高可靠性AC/DC电源电路设计
发布时间:2020-02-14
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工业电源需要在广泛的工作条件下高效,可靠和灵活。第一个标准之一是效率。低散热性能提高了效率,使系统能够放弃风扇并使用自然冷却方法令人满意地运行。这有助于实现高系统效率和可靠性,同时降低系统成本。

实现可靠性和灵活性的其他因素是宽输出范围,具有恒定电流(CC)/恒定电压(CV)模式和过载能力,可以满足更多负载类型和操作条件,而无需复杂的电路和额外成本。即使在特殊的过载条件下,具有过载能力的电源也可以提供足够的功率而不会发生故障,从而进一步提高了电源和负载的安全性。

在本博客中,我将讨论设计工业AC / DC电源时的三个重要考虑因素 - 通过CC / CV环路实现高效率,宽输出范围和过载能力。

高效率

有许多选择,在尝试在其工作范围内实现电路的高效率时,拓扑和控制器的选择至关重要。

转换模式功率因数校正(PFC)具有降低开关损耗的优点,因为在所有工作条件下金属氧化物半导体场效应晶体管和整流二极管都存在零电流开关(ZCS)。ZCS软开关可以消除整流二极管的反向恢复。TI的UCC28056 PFC控制器还具有谷值同步开启功能,可进一步降低开关损耗。

对于DC / DC级,电感 - 电感 - 电容(LLC)拓扑结构因其软开关特性而成为首选; TI UCC256301 LLC控制器还具有提供效率优势的控制技术。

基于这些拓扑和控制器,“ 94%峰值效率,150W标准,240W峰值工业AC / DC电源和CC / CV参考设计 ”在230 VAC时峰值效率超过94%,峰值效率高于92.5% 115 VAC,使系统无需强制冷却即可工作。此外,该设计使用UCC24624输出同步整流器和控制器来降低输出整流器损耗并提高整体高效运行能力。图1显示了参考设计的效率曲线。

具有CC / CV环路的宽输出范围

宽输出电压可调节,使设计适用于许多不同的工业应用,这些应用具有灵活性,通用性和适应性,可延长使用寿命。通过改变可变电阻,可以根据不同的负载条件调节输出电压。通过CC回路和CV回路,该设计还可以适应电池充电器应用和LED应用。当充电器工作在CC模式时,输出电压随电池电压逐渐升高。电池电压范围很宽,因此电池充电器必须满足条件。LED应用的输出条件类似。输出电压随不同数量的LED而变化。

为实现宽输出范围,LLC的谐振回路计算至关重要; 您需要确保电路在最大输出和最小输入条件下不进入电容区域。您还需要在谐振频率附近选择合适的频率区域,以便在很宽的工作范围内实现LLC的高效率。您可以使用我们的TL103W运算放大器实现CV / CC反馈,该运算放大器集成了双运算放大器和内部参考电压,如图2所示。

过载能力

短时过载能力是常见的工业电源设计要求。过载能力可以使系统在某些过载条件下运行而不会发生故障。我们的参考设计可以提供1.6倍的额定负载,持续3秒。

为了实现过载能力,需要根据最大负载计算PFC电感; 否则,它无法提供必要的电力。此外,LLC的谐振回路参数需要防止系统在最差工作条件下以最大输出功率进入电容区域。在电容区域工作可能会对主开关造成严重损坏,因此UCC256301具有ZCS避免功能,可防止系统进入电容区域。图3显示了参考设计的短时过载能力。

结论

总的来说,该参考设计有助于实现工业电源的高效率和可靠性。通过我们的控制器和使用的拓扑结构,该设计可以帮助您在许多工业应用中实现关键优势。

 

文章来源网络

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