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单级功率因数校正在AC-PDP开关电源小型化设计中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:传统的交流等离子显示器(AC-PDP)开关电源采用的是功率因数校正加DC/DC变换的两级电路。针对其结构复杂,体积较大的缺点,设计了一种单级功率因数变换器,实现了小型化的目的。

    关键词:单级功率因数校正;反激变换;彩色交流等离子显示器

引言

随着社会信息化的不断发展以及先进制作工艺的不断提高,作为大屏幕壁挂式电视和高质量多媒体信息显示的终端——彩色交流等离子体显示器(AC-PDP),其屏幕做得越来越大,功耗越来越小,电路结构越来越简单,成本也越来越低。而电源作为ACPDP的一个重要组成部分,也向着小型化和简单化的方向发展。

传统的ACPDP电源一般采用两级方案,即PFC级+DC/DC变换的电路拓扑结构。它们分别有各自的开关器件和控制电路。尽管其能够获得很好的性能,但其体积过大,成本太高,电路比较复杂。因此,对其进行小型化改造也成了AC-PDP技术研究的一个方向。
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    由于ACPDP驱动控制电路的复杂性,导致了其开关电源的复杂性。分析可知,不管从传输能量角度还是从所占体积的角度,PFC模块和扫描驱动电极DC/DC变换模块都占有相当大的比例。因此,对这两部分的改造就成为AC-PDP开关电源小型化改造的一个切入点。本文根据单级功率因数校正的工作原理,提出了一种AC-PDP电极驱动电源模块改进方案。

1 单级PFC维持电极电源模块的拓扑结构及工作原理

本文采用的单级功率因数校正变换器电路拓扑结构如图1所示。单相交流电经全波整流后,通过串联两个感性ICS(Inputcurrentshaping)接到双管反激的DC/DC变换单元。

图中的两个ICS单元完全相同,即LB1=LB2,LD1=LD2,N1p=N1n。采用这种双ICS的单元结构是为了减小储能电容器上的电压以及流过开关管的电流。

下面通过开关管的动作过程分析整个电路的工作原理以及工作过程。

1)S1和S2导通期间其简化电路如图2(a)所示。开关管导通,储能电容经图2(a)中右边回路释放电能,反激变换器TR开始储能,iDC由零开始上升。线圈N1p及N1n分别感应产生左负右正和左正右负的电压,D1n和D1p开始导通,D2n和D2p截止。Vin经图2(a)中左边的回路给储能电容CB1及CB2充电,iin开始上升,电感LB1,LB2,LD1,LD2充电。
单级功率因数校正在AC-PDP开关电源小型化设计中的应用
    因为VLB1=VLB2,VLD1=VLD2,为了分析方便,令

VLB=VLB1+VLB2=2VLB1VLD=VLD1+VLD2=2VLD1在右边的回路中,根据基尔霍夫定律有

VLB+VLD=Vin-VB(1-2N1/Np)>0   (1)

式中:Vin为全波整流后的输出电压,即Vin=

Vs|sinωt|;

VB=VB1+VB2;

N1为绕组N1n及N1p的匝数;

Np为反激变换器原边主绕组的匝数。

又因为

VLB=VLB1+VLB2=LB1(diin/dt)+LB2(diin/dt)   (2)

VLD=VLD1+VLD2=LD1(diin/dt)+LD2(diin/dt)   (3)

将式(2)及式(3)代入式(1),可得

(LB+LD)(diin/dt)=Vin-(1-2N1/N

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