具有PFC的AC/DC非隔离电源是将交流 220 V电源变成直流电源的电路,这种电路可提供输出电压较高(400 V),功率较大(>90 W)的直流电压。
图 1-121 所示是具有PFC的AC/DC非隔离电源电路,交流 220 V电源经桥式整流电路变成约 300 V的直流电压,经电感器L和功率周数校正电路(PFC),变成高压开关脉冲,再经整流和滤波电路输出直流电压。该电路结构简单,效率高,但是未与交流电源隔离。
图 1-121 具有PFC的AC/DC非隔离电源电路
AC/DC隔离电源是将交流 220 V电源变成低压直流电源,输出直流电源与交流电源隔离,安全性好,稳定,适用于<90 W的电源。
图 1-122 是AC/DC隔离电源的电路结构图,它是由桥式整流电路、开关振荡电路、次级输出电路和稳压电路等部分构成的。
图 1-122 AC/DC隔离电源的电路结构图
交流 220 V电压经桥式整流电路和滤波电路滤波后形成约 300 V的直流电压。该电压经开关变压器T1 初级绕组为开关场效应晶体开关管VT1 的漏极D供电,同时经启动电阻器R1 为开关振荡电路提供启动电压,使其启振,开关振荡电路输出PWM(脉宽调制信号),经驱动电路去驱动场效应晶体开关管VT1,使VT1 工作在开关振荡状态。开关变压器次级输出低压开关脉冲经整流滤波后形成直流电压输出。
输出电压检测电路将误差信号转换成控制光电耦合器发光二极管的电压,经光电耦合器反馈到开关振荡电路,通过改变PWM信号的脉宽使输出直流电压得到稳定。
具有PFC的AC/DC隔离电源电路是在开关电电源电路的基础上增加了功率周数校正电路(PFC)。这种电路是将交流 220 V电源先整流成直流电压,再经功率周数校正电路(PFC),采用振荡的方式进行升压后整流变成直流电压,然后再经开关电源电路输出直流电压。交流输入电压通常为 85~265 V,直流输出通常为 12~20 V。功率小于 90 W时,可不用功率周数校正电路(PFC)。
图 1-123 是具有PFC的AC/DC隔离电源的电路。从图可见,它主要是由交流输入电路(含整流电路)、功率周数校正电路、开关电源电路(开关振荡,次级输出和稳压控制电路)等构成的。
图 1-123 具有PFC的AC/DC隔离电源电路
汽车充电器是将交流 220 V电源变成直流电源为汽车充电,它采用微处理器进行功率控制和通信控制。系统采用高性能驱动器和场效应晶体功率管。
图 1-124 是汽车充电器电路的结构方框图。由图可见,它主要是由功率输出电路和数字功率控制电路构成的。
(1) 功率输出电路
功率输出电路是由交流输入电路、4 相交错功率周数校正电路(PFC)、桥式驱动电路和直流输出电路等部分构成的。
交流 220 V电位经继电器为桥式整流电路供电,桥式整流电路将交流 220 V电压整流成约 300 V的直流电压,该直流电压经 4 相交错功率周数校正电路(PFC)进行功率校正。每一相PFC电路是由一个电感器和一个场效应晶体开关管构成的。经 4 路PFC电路合成为输出直流电压,并为全桥驱动器供电。全桥式驱动器中的 4 个场效应晶体开关管在微处理器的控制下为开关变压器T1 初级绕组提供PWM脉冲驱动电流,变压器次级经升压电路输出 400 V直流,为汽车电池充电。
(2) 微处理器控制电路
微处理器(MCU)是整个电路的控制核心,它分别输出多组脉冲信号去驱动功率周数校正电路(PFC)、全桥式驱动器和次级输出电路中的场效应晶体开关管。
在工作中还分别检测供电电压和各级的工作电流,如有过压或过流的情况可立即进行保护。
此外,微处理器还可通过电力线通信电路进行远距离信息传输。
图 1-124 汽车充电器电路的结构方框图
混合动力车充电器是适应混合动力车的开发推出的设备。混合动力车是采用高压电池组作为动力和能量的来源。
图 1-125 所示是混合动力车充电器电路的结构方框图。从图可见,其基本电路结构与前述的充电电路相同,只是该电路采用了三相交流(380 V)供电方式,功率周数校正电路和次级输出电路都采用三相方式,因而具有输出电流能力更强的优点。
图 1-125 混合动力车充电器电路结构方框图