大屏幕彩電開關(guān)穩(wěn)壓電源效率淺析

摘要：從提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率著眼，對新型大屏幕彩電開關(guān)穩(wěn)壓電源電路進(jìn)行了介紹，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)例對半橋式開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理進(jìn)行了分析。

1.概述

如何提高彩電穩(wěn)壓電源的效率，實(shí)現(xiàn)"高效節(jié) 能綠色歷來是電視技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。 90年代以后各種新型大屏幕彩電開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路，幾乎全部使用集成電路厚膜電路’其調(diào)整效率可達(dá)80-90%。 盡管開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率遠(yuǎn)比線性穩(wěn)壓電源高但隨著彩電屏幕尺寸的增大和附加功能的增多使整機(jī)的功耗大幅度增加：一臺大屏幕普通彩電，最大功耗可達(dá)130-200W;大屏幕背投影彩電的功耗可達(dá)300W;另外 大伴音功率( 20W 以上)和大動(dòng)態(tài)范圍更要求開關(guān)穩(wěn)壓電源必須有足夠的功率裕量。 所以新型大屏幕彩電開關(guān)穩(wěn)壓電源不得不充分考慮到提高效率這一問題。 進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們相繼研制開發(fā)了諧振-PFC式半橋式開關(guān)穩(wěn)壓電源使開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率進(jìn)一步得到提高。

2 諧振-PFC式開關(guān)穩(wěn)壓電源

2.1高頻有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)

普通的大屏幕彩電開關(guān)穩(wěn)壓電源均采用一般 的整流加濾波電路其諧波成分大功率因數(shù)低一 般只有0.65-0.85。為提高大屏幕彩電開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，可采用高頻有源技術(shù)提高功率因數(shù)。它是根據(jù)電網(wǎng)的電壓電流及負(fù)載的變化產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號，控制高頻電子開關(guān)的導(dǎo)通能起到調(diào)節(jié)電感L 的作，用改善電流波形，利用乘法器控制PWM信號，可使電網(wǎng)的輸入電流基本為正弦波使功率因數(shù)接近于1(即大于0.99)。 其原理圖見圖1所示。

圖1 高頻有源PFC電路框圖

2.2諧振式開關(guān)穩(wěn)壓電源

諧振式開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，可克服PWM方式對負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)較差和易輻射等缺點(diǎn)，利用高頻驅(qū)動(dòng)的作用，降低損耗，提高效率，減少噪聲。

部分諧振方式(僅在半導(dǎo)體開關(guān)的瞬間諧振)，將會成為主流技術(shù)。 其實(shí)，部分諧振方式從技術(shù)上來說，不同于平常所說的開關(guān)穩(wěn)壓電源所采用的諧振技術(shù)，而可看作是廣為人知的緩沖電路(用于減輕晶體管的加載狀態(tài))的有源化。有的諧振開關(guān)電源是這樣的(當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，利用電感器抑制電容放電電流峰值，以減少導(dǎo)通損耗)當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，利用有源緩沖電路減小開關(guān)斷開時(shí)的損耗，達(dá)到提高效率的目的。

2.3 諧振-PFC式開關(guān)穩(wěn)壓電源

目前，把諧振式開關(guān)穩(wěn)壓電源和高頻有源PFC技術(shù)結(jié)合起來，效果更佳。諧振式開關(guān)電源的控制芯片多采用ICE1QS01,它工作在準(zhǔn)諧振模式，支持低功率待機(jī)和PFC稱之為諧振-PFC式開關(guān)穩(wěn)壓電源，適合用于300W以下的彩電。ICE1QS01內(nèi)部電路從略。

為在輕載下提供低功率消耗，開關(guān)頻率要隨負(fù)載減小逐步數(shù)字式降低，直至最小值20KHZ在頻率降低的過程中，ICE1QS01保持準(zhǔn)諧振操作模式。

在負(fù)載減輕時(shí)，ICE1QS01內(nèi)部的數(shù)字電路使開關(guān)頻率逐步降低，而不產(chǎn)生任何的抖動(dòng)，可避免圖像失真。 為在輕載下提供非常低的功耗，它能轉(zhuǎn)入待機(jī)突發(fā)模式。

ICE1QS01基本工作原理是：從電源輸出端通過電阻分壓器#基準(zhǔn)電壓裝置和光耦合器反饋到內(nèi)部電路(略)(4)腳(SRC)，履行電壓調(diào)節(jié)，組成PFC 充電泵電路。 其作用是減小AC線路電壓過零附近在電容器上的DC電壓值，增大整流二極管的導(dǎo)通角，使AC輸入電流隨AC電壓瞬時(shí)軌跡而變化，產(chǎn)生十分接近正弦波的電流波形，線路功率因數(shù)可由先前的0.6A 左右提升到0.9以上。

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