圖文詳解離線開關電源（SMPS）方案

離線開關電源 (SMPS) 是根據終端負載將電網電源轉換為直流電源的經典產品。通常，這種開關電源包含兩個轉換級，為了實現更高的效率，需要采用性能更好的電源開關或實施不同的控制策略。上篇我們介紹了系統用途、系統實現、系統描述、市場信息和趨勢，本文將重點介紹不同的SMPS解決方案。

離線電源（橋式PFC＋反激式轉換器）

離線電源（圖騰柱PFC＋LLC諧振轉換器）

PFC

?單升壓 PFC

電路簡單，易于控制

物料單成本低，故障率低

整流器造成的損耗不可避免

尺寸適中，EMI 性能處于中等水平

?交錯式升壓 PFC

包含 2 個以上電源和無源元件

開關采用 180/120 度異相控制

整流器造成的損耗不可避免

改善效率、減小紋波電流

與單個大電感相比，電感總尺寸更小

簡單方便，可有效提高輸出功率

?圖騰柱PFC

減少電源開關數量

控制方式比升壓 PFC 復雜

無橋結構可實現更佳效率和更高功率

快速橋臂需要寬禁帶

導致輻射和浪涌電流問題

非常適合對功率密度/效率有要求的高端 PSU

?NCP1680CrM圖騰柱PFC 控制器

恒定導通時間 CrM 和谷底開關頻率折返功能

交流電壓監測和相位檢測

新穎的電流感測方案

欠壓鎖定、熱關斷

逐周期限流，無霍爾傳感器

目標應用 - 高功率密度 PSU

?NCP1680的線路電壓感測

在圖騰柱拓撲中，交流線路電壓相對于控制器接地浮空。這就需要采用差分測量技術來確定交流線路電壓幅度。NCP1680 采用差分電壓檢測和整流功能來重建等于|VLVSNS1 - VLVSNS2|的波形。線路電壓感測還將負責確定交流電壓的極性（即正或負半線周期）以及其他重要功能：

a.交流電壓頻率監測

b.掉電保護特性

c.線路電壓電平檢測

d.交流過零驅動管理

線路電壓感測配置

NCP1680產品手冊

NCP1680技巧與訣竅

DC-DC 級

?準諧振 (QR) 反激電路

采用與經典反激電路相同的設計，成本低，結構簡單

Isec＝0A 后進行谷底切換以減少損耗

漏感會引起危險的主電路電壓尖峰，而 RCD 緩沖器可將其轉換為熱量

針對低輸出水平（＜200W）

需要消磁檢測

?有源箝位反激 (ACF) 電路

使用附加箝位開關來提高效率并保護主開關

回收漏感電流，而不是通過緩沖器來消耗相關能量

通過箝位電容和漏感實現 零電壓開關

針對中等輸出水平 (120W-240W)

需要準確計算諧振電路參數

?LLC

通過諧振轉換器拓寬軟開關的范圍，以提高效率

初級側 零電壓開關、次級側 零電流開關

集成電感以節省空間

BOM 較簡單，諧振儲能電路設計和控制算法較復雜

良好的 EMI 和輸出紋波

輸出范圍有限

針對高輸出水平（＞240W）

?反激式/LLC 同步整流

用開關替換，節省導通損耗，提高效率

準確的開關時序檢測

?NCP4390雙通道 LLC 控制器

恒定導通時間 CrM 和谷底開關頻率折返功能

交流電壓監測和相位檢測

新穎的電流感測方案

欠壓鎖定、熱關斷

逐周期限流，無霍爾傳感器

目標應用 - 高功率密度 PSU

?NCP4390 的雙邊沿跟蹤

NCP4390 使用了一種雙邊沿跟蹤方法，可以基于兩個不同時間參考預測同步整流電流過零瞬間。該技術不僅大幅縮短了正常操作期間的死區時間，而且可以在任何瞬態和模式變化期間提供穩定的同步整流控制。

單引腳同步整流導通檢測

審核編輯：劉清