摘要:傳統(tǒng)的交流等離子顯示器(AC-PDP)開(kāi)關(guān)電源采用的是功率因數(shù)校正加DC/DC變換的兩級(jí)電路。針對(duì)其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種單級(jí)功率因數(shù)變換器,實(shí)現(xiàn)了小型化的目的。 關(guān)鍵詞:單級(jí)功率因數(shù)校正;反激變換;彩色交流等離子顯示器 引言 隨著社會(huì)信息化的不斷發(fā)展以及先進(jìn)制作工藝的不斷提高,作為大屏幕壁掛式電視和高質(zhì)量多媒體信息顯示的終端——彩色交流等離子體顯示器(AC-PDP),其屏幕做得越來(lái)越大,功耗越來(lái)越小,電路結(jié)構(gòu)越來(lái)越簡(jiǎn)單,成本也越來(lái)越低。而電源作為AC?PDP的一個(gè)重要組成部分,也向著小型化和簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展。 傳統(tǒng)的AC?PDP電源一般采用兩級(jí)方案,即PFC級(jí)+DC/DC變換的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它們分別有各自的開(kāi)關(guān)器件和控制電路。盡管其能夠獲得很好的性能,但其體積過(guò)大,成本太高,電路比較復(fù)雜。因此,對(duì)其進(jìn)行小型化改造也成了AC-PDP技術(shù)研究的一個(gè)方向。 1 單級(jí)PFC維持電極電源模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理 本文采用的單級(jí)功率因數(shù)校正變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。單相交流電經(jīng)全波整流后,通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)感性ICS(Input?currentshaping)接到雙管反激的DC/DC變換單元。 圖中的兩個(gè)ICS單元完全相同,即LB1=LB2,LD1=LD2,N1p=N1n。采用這種雙ICS的單元結(jié)構(gòu)是為了減小儲(chǔ)能電容器上的電壓以及流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流。 下面通過(guò)開(kāi)關(guān)管的動(dòng)作過(guò)程分析整個(gè)電路的工作原理以及工作過(guò)程。 1)S1和S2導(dǎo)通期間其簡(jiǎn)化電路如圖2(a)所示。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通,儲(chǔ)能電容經(jīng)圖2(a)中右邊回路釋放電能,反激變換器TR開(kāi)始儲(chǔ)能,iDC由零開(kāi)始上升。線圈N1p及N1n分別感應(yīng)產(chǎn)生左負(fù)右正和左正右負(fù)的電壓,D1n和D1p開(kāi)始導(dǎo)通,D2n和D2p截止。Vin經(jīng)圖2(a)中左邊的回路給儲(chǔ)能電容CB1及CB2充電,iin開(kāi)始上升,電感LB1,LB2,LD1,LD2充電。 VLB=VLB1+VLB2=2VLB1VLD=VLD1+VLD2=2VLD1在右邊的回路中,根據(jù)基爾霍夫定律有 VLB+VLD=Vin-VB(1-2N1/Np)>0 (1) 式中:Vin為全波整流后的輸出電壓,即Vin= Vs|sinωt|; VB=VB1+VB2; N1為繞組N1n及N1p的匝數(shù); Np為反激變換器原邊主繞組的匝數(shù)。 又因?yàn)?/P> VLB=VLB1+VLB2=LB1(diin/dt)+LB2(diin/dt) (2) VLD=VLD1+VLD2=LD1(diin/dt)+LD2(diin/dt) (3) 將式(2)及式(3)代入式(1),可得 (LB+LD)(diin/dt)=Vin-(1-2N1/Np)VB(4) 所以 diLB/dt=Vin-(1-2N1/Np)VB/(LB+LD) 式中:LB=LB1+LB2; LD=LD1+LD2。 2)S1和S2截止期間 簡(jiǎn)化電路圖如圖2(b)所示。此時(shí)iDC等于零,反激變換器給負(fù)載供電。線圈N1P及N1n分別感應(yīng)產(chǎn)生左正右負(fù)和左負(fù)右正的電壓,D1n及D1p反向截止,D2n及D2p續(xù)流導(dǎo)通。根據(jù)基爾霍夫定律有 VLB=LB=Vin-VB<0所以=<0 所以diLB/dt=(Vin-VB)LB<0 從上面的分析可知,當(dāng)Vin 由圖3可以看出,當(dāng)輸入電壓為交流正弦波時(shí),其輸入電流為一含有高頻紋波的近似正弦波。兩者相位基本相同,提高了輸入端的功率因數(shù)。 根據(jù)4電極42英寸(107cm)彩色PDP驅(qū)動(dòng)電路的要求,設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電源模塊的參數(shù)為: 輸入電壓AC170~250V; 輸出電壓DC200~240V; 輸出電流1A。 實(shí)驗(yàn)電路采用UC3845作為開(kāi)關(guān)管的控制芯片,開(kāi)關(guān)的工作頻率為80kHz。DC/DC變換部分采用雙管反激電路。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得,當(dāng)輸入電壓為AC220V,50Hz,輸出功率為240W(240V/1A)時(shí),系統(tǒng)的功率因數(shù)為0.786。轉(zhuǎn)換效率為72.5%。此時(shí)得到輸入端的電壓電流波形如圖4所示。 通過(guò)比較可知,在輸出功率相同的情況下,單級(jí)功率因數(shù)校正電路在功率因數(shù)校正能力和電源的轉(zhuǎn)換效率等方面,相對(duì)于兩級(jí)功率因數(shù)校正電路而言,相對(duì)要差一些。但隨著研究的深入,新的單級(jí)PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方案將不斷地被提出,單級(jí)PFC電路的性能也將逐步地得以完善。而單級(jí)功率因數(shù)校正電路體積小、電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)使其成為AC?PDP開(kāi)關(guān)電源小型化改造的一個(gè)首選方案。 |
- 單級(jí)功率(6069)
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