图文详解离线开关电源（SMPS）方案

离线开关电源 (SMPS) 是根据终端负载将电网电源转换为直流电源的经典产品。通常，这种开关电源包含两个转换级，为了实现更高的效率，需要采用性能更好的电源开关或实施不同的控制策略。上篇我们介绍了系统用途、系统实现、系统描述、市场信息和趋势，本文将重点介绍不同的SMPS解决方案。

离线电源（桥式 PFC＋反激式转换器）

离线电源（图腾柱PFC＋LLC 谐振转换器）

PFC

▷单升压 PFC

电路简单，易于控制

物料单成本低，故障率低

整流器造成的损耗不可避免

尺寸适中，EMI 性能处于中等水平

▷交错式升压 PFC

包含 2 个以上电源和无源元件

开关采用 180/120 度异相控制

整流器造成的损耗不可避免

改善效率、减小纹波电流

与单个大电感相比，电感总尺寸更小

简单方便，可有效提高输出功率

▷图腾柱PFC

减少电源开关数量

控制方式比升压 PFC 复杂

无桥结构可实现更佳效率和更高功率

快速桥臂需要宽禁带

导致辐射和浪涌电流问题

非常适合对功率密度/效率有要求的高端 PSU

▷NCP1680 CrM图腾柱PFC 控制器

恒定导通时间 CrM 和谷底开关频率折返功能

交流电压监测和相位检测

新颖的电流感测方案

欠压锁定、热关断

逐周期限流，无霍尔传感器

目标应用 - 高功率密度 PSU

 

▷NCP1680的线路电压感测

在图腾柱拓扑中，交流线路电压相对于控制器接地浮空。这就需要采用差分测量技术来确定交流线路电压幅度。NCP1680 采用差分电压检测和整流功能来重建等于|VLVSNS1 - VLVSNS2|的波形。线路电压感测还将负责确定交流电压的极性（即正或负半线周期）以及其他重要功能：

a.交流电压频率监测

b.掉电保护特性

c.线路电压电平检测

d.交流过零驱动管理

线路电压感测配置

NCP1680 产品手册        

NCP1680 技巧与诀窍    

DC-DC 级

▷准谐振 (QR) 反激电路

采用与经典反激电路相同的设计，成本低，结构简单

Isec＝0A 后进行谷底切换以减少损耗

漏感会引起危险的主电路电压尖峰，而 RCD 缓冲器可将其转换为热量

针对低输出水平（＜200W）

需要消磁检测

▷有源箝位反激 (ACF) 电路

使用附加箝位开关来提高效率并保护主开关

回收漏感电流，而不是通过缓冲器来消耗相关能量

通过箝位电容和漏感实现 零电压开关

针对中等输出水平 (120W-240W)

需要准确计算谐振电路参数

▷LLC

通过谐振转换器拓宽软开关的范围，以提高效率

初级侧 零电压开关、次级侧 零电流开关

集成电感以节省空间

BOM 较简单，谐振储能电路设计和控制算法较复杂

良好的 EMI 和输出纹波

输出范围有限

针对高输出水平（＞240W）

▷反激式/LLC 同步整流

用开关替换，节省导通损耗，提高效率

准确的开关时序检测

▷NCP4390双通道 LLC 控制器

恒定导通时间 CrM 和谷底开关频率折返功能

交流电压监测和相位检测

新颖的电流感测方案

欠压锁定、热关断

逐周期限流，无霍尔传感器

目标应用 - 高功率密度 PSU

 

▷NCP4390 的双边沿跟踪

NCP4390 使用了一种双边沿跟踪方法，可以基于两个不同时间参考预测同步整流电流过零瞬间。该技术不仅大幅缩短了正常操作期间的死区时间，而且可以在任何瞬态和模式变化期间提供稳定的同步整流控制。

单引脚同步整流导通检测

审核编辑：刘清