1.前言

工業(yè)電源需要在廣泛的工作條件下高效、可靠和靈活。第一個標準之一是效率。低散熱導致更高的效率，這使系統(tǒng)能夠放棄風扇并使用自然冷卻方法令人滿意地運行。這有助于實現高系統(tǒng)效率和可靠性，同時降低系統(tǒng)成本。

實現可靠性和靈活性的附加因素是具有恒流 (CC)/恒壓 (CV) 模式和過載能力的寬輸出范圍，可以滿足更多負載類型和運行條件，無需復雜的電路和額外成本。即使在特殊的過載情況下，具有過載能力的電源也能在不發(fā)生故障的情況下提供足夠的功率，進一步增強了電源和負載的安全性。

在本博客中，我將討論設計工業(yè) AC/DC 電源時的三個重要考慮因素——實現高效率、寬輸出范圍以及 CC/CV 環(huán)路和過載能力。
2.高效率
由于有很多可用選項，因此在嘗試在其工作范圍內實現電路的高效率時，拓撲結構和控制器的選擇至關重要。

過渡模式功率因數校正 (PFC) 具有降低開關損耗的優(yōu)勢，因為金屬氧化物半導體場效應晶體管和整流二極管在所有工作條件下都具有零電流開關 (ZCS)。ZCS軟開關可以消除整流二極管的反向恢復。TI 的 UCC28056 PFC 控制器還具有谷值同步開啟功能，可進一步降低開關損耗。

對于 DC/DC 級，電感-電感-電容 (LLC) 拓撲是首選，因為它具有軟開關特性；TI UCC256301 LLC 控制器還具有提供效率優(yōu)勢的控制技術。

基于這些拓撲和控制器，在 230 VAC 下實現超過 94% 的峰值效率和超過 92.5% 的峰值效率115 VAC，使系統(tǒng)無需強制冷卻即可工作。此外，該設計使用帶有控制器的 UCC24624 輸出同步整流器來降低輸出整流器損耗并提高整體高效運行能力。圖 1 顯示了參考設計的效率曲線。

圖 1：工業(yè) AC/DC 電源參考設計的效率曲線

3.具有 CC/CV 環(huán)路的寬輸出范圍
寬且可調的輸出電壓使該設計適用于許多不同的工業(yè)應用，這些應用旨在具有更長的使用壽命的靈活、通用和自適應性。通過改變可變電阻器可以根據不同的負載情況調整輸出電壓。通過 CC 環(huán)路和 CV 環(huán)路，該設計還可以適應電池充電器應用和 LED 應用。當充電器工作在CC模式時，輸出電壓隨著電池電壓的升高而逐漸升高。電池電壓的范圍很寬，所以電池充電器必須滿足這個條件。LED 應用的輸出條件類似。輸出電壓隨 LED 數量不同而變化。
為了實現較寬的輸出范圍，LLC 的諧振回路計算至關重要；我們需要確保電路在最大輸出和最小輸入條件下不會進入電容區(qū)域。我們還需要在諧振頻率附近選擇合適的頻率區(qū)域，以便在較寬的工作范圍內實現 LLC 的高效率。我們可以使用我們的 TL103W 運算放大器實現 CV/CC 反饋，它集成了雙運算放大器和內部參考電壓，如圖 2 所示。

圖 2：工業(yè) AC/DC 電源參考設計框圖

4.過載能力
短時過載能力是常見的工業(yè)電源設計要求。過載能力可以使系統(tǒng)在某些過載條件下運行而不會發(fā)生故障。我們的參考設計可以在三秒鐘內提供 1.6 倍的額定負載。

為了達到過載能力，需要根據最大負載計算PFC電感；否則，它無法提供必要的功率。此外，LLC 的諧振回路參數需要防止系統(tǒng)在最壞的工作條件下以最大輸出功率進入容性區(qū)域。在容性區(qū)域工作可能會對初級開關造成嚴重損壞，因此 UCC256301 具有 ZCS 避免功能，可以防止系統(tǒng)進入容性區(qū)域。圖 3 顯示了參考設計的短時過載能力。

圖3：工業(yè)AC/DC電源參考設計的短時過載能力

5.結論
總體而言，該參考設計有助于實現工業(yè)電源的高效率和可靠性。借助我們的控制器和使用的拓撲，該設計可以幫助我們在許多工業(yè)應用中獲得關鍵優(yōu)勢。