电源工程师研发笔记开关电源工程化设计与实战:从样机到量产

序 作者简介 第1 章 单级功率因数校正(PFC)电路工程化设计…………… 1 1.1 功率因数(PF)的历史渊源 …………………………………………… 1 1.1.1 有功功率、无功功率及其他概念 ……………………………… 5 1.1.2 相移因数和THD 的各自影响 …………………………………… 7 1.2 现行标准IEC 61000—3—2 及其他 ……………………………………10 1.3 PF 与THD ………………………………………………………………12 1.4 信息技术类和LED 照明产品现行标准关于PF 的要求 ………………14 1.5 产品真地需要这么严格的PF 要求吗 ……………………………………18 1.6 PF 与THD 优化的工程化方法 …………………………………………20 1.6.1 填谷式PFC 电路 …………………………………………………21 1.6.2 电荷泵PFC 电路 …………………………………………………23 1.6.3 电荷泵填谷PFC 电路 ……………………………………………25 1.6.4 升压有源功率因数校正(APFC)电路 …………………………25 1.6.5 单级反激式APFC 电路和双级APFC 电路 ……………………27 1.7 单级PFC LED 驱动电源工程研发实例 …………………………………30 1.7.1 LED 驱动电源一般性能指标要求 ………………………………30 1.7.2 元器件工程化设计指南 …………………………………………30 1.7.3 Mathcad 理论计算 ………………………………………………65 1.7.4 实物验证分析 ……………………………………………………68 1.8 频闪以及去纹波方案 ……………………………………………………87 1.8.1 频闪的背景 ………………………………………………………87 1.8.2 晶体管消除纹波方案 ……………………………………………90 1.8.3 MOSFET 消除纹波方案 …………………………………………93 1.8.4 ASIC 方案 …………………………………………………………93 1.9 主流芯片概览 ……………………………………………………………94 目 录 VI 开关电源工程化设计与实战—从样机到量产 1.10 参考文献 ………………………………………………………………96 第2 章 PFC 和反激准谐振(R)组合电源的工程化设计………… 97 2.1 准谐振的起源 ……………………………………………………………97 2.1.1 永恒的话题—能效 ……………………………………………97 2.1.2 现行主流能效标准一览 …………………………………………98 2.1.3 如何提升效率并满足能效等级要求 ………………………… 104 2.2 R 的工作原理深入解析 ……………………………………………… 111 2.2.1 波形振荡的定性和定量分析 ………………………………… 111 2.2.2 定性以及定量分析两个振荡的频率 ………………………… 113 2.3 R 的工作原理和实现方式 …………………………………………… 113 2.3.1 谷底的意义 …………………………………………………… 113 2.3.2 **个谷底 …………………………………………………… 115 2.3.3 R 操作的优点和缺点 ………………………………………… 120 2.3.4 R 具体转换过程中的4 个时序区间 ………………………… 125 2.3.5 多个谷底，从满载到轻载时频率控制方式—不同芯片的设计 方式 ………………………………………………………………… 131 2.3.6 RCC 与R 的关系 ……………………………………………… 134 2.4 R 反激变换器中变压器的工程化设计实例 ………………………… 135 2.4.1 一次绕组和二次绕组的匝比 ………………………………… 135 2.4.2 反射电压的选择 ……………………………………………… 137 2.4.3 一次电流峰值计算 …………………………………………… 138 2.4.4 一次侧电感量计算 …………………………………………… 139 2.4.5 一次、二次电流有效值计算 ………………………………… 139 2.5 Boost APFC +R 反激变换器拓扑的研发工程实例 ………………… 140 2.5.1 本项目主要指标 ……………………………………………… 142 2.5.2 器件参数计算和选型 ………………………………………… 142 2.5.3 Mathcad 理论计算 …………………………………………… 148 2.5.4 电压环和电流环分析 ………………………………………… 152 2.5.5 实测波形 ……………………………………………………… 156 2.6 主流芯片概览 ………………………………………………………… 176 2.7 其他双级式电源 ……………………………………………………… 177 2.8 参考文献 ……………………………………………………………… 178 第3 章 LLC 谐振变换器工程化设计…………………………… 179 3.1 LLC 的起源 …………………………………………………………… 179 目 录VII 3.1.1 LLC 的起源和重新得到重视 ………………………………… 179 3.1.2 零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS) ………………… 179 3.1.3 基本谐振拓扑比较 …………………………………………… 18