分析提高工业AC / DC电源可靠性的常用方法

随着全球多元化的发展，我们的生活也在不断变化，包括我们接触到的各种电子产品。

然后，您一定不知道这些产品的某些组件，例如AC / DC电源。

改善电源可靠性的关键是减少电源组件的热应力，电压应力和电流应力，这主要是输入电压和所需功率的函数。

但是，您可以选择有助于减轻这些压力的拓扑。

同样，尽管热应力是额定功率的函数，但电源效率也起着重要作用。

因此，在追求可靠性时，探索提供高效拓扑和电路组件极为重要。

工业电源在广泛的工作条件下需要高效，可靠和灵活。

第一个标准是效率。

低散热性能提高了效率，使系统无需风扇，并使用自然冷却方法来令人满意地运行。

这有助于实现高系统效率和可靠性，同时降低系统成本。

提高工业AC / DC电源的可靠性。

在我们效率为94.5％的500 W工业AC / DC参考设计中，尽管单级连续传导模式（CCM）Boost拓扑也是一种前端功率因数校正（PFC）级，但它是交错的过渡模式Boost拓扑。

可行的选择。

拓扑结构的选择主要基于设备压力的考虑。

由于采用了两级并联操作，交错式拓扑将功率部件（升压电感器，开关金属氧化物半导体场效应晶体管[MOSFET]和整流二极管）中的电流应力降低了两倍。

图1显示了这两种拓扑的简化图。

实现可靠性和灵活性的其他因素包括宽输出范围，恒定电流（CC）/恒定电压（CV）模式和过载能力，它们可以满足更多的负载类型和工作条件，而无需复杂的电路和额外的成本。

因为传导应力被显着减小，所以过渡模式PFC在减小开关应力方面具有优势。

当输入电压低于输出电压的一半时，滤波模式下的电压切换为零；即使输入电压较高，电压切换电平也会显着降低。

在所有条件下，MOSFET和整流器均具有零电流开关（ZCS）。

ZCS操作使整流二极管中的反向恢复几乎被消除，这也有助于减小应力并减少电磁干扰（EMI）。

尽管降低EMI并不能提供直接的可靠性优势，但减少EMI滤波器组件的数量以及降低敏感电路部分的噪声吸收的可能性都可以间接帮助提高整个电源的可靠性。

即使在特殊的过载条件下，具有过载能力的电源也可以提供足够的功率而不会出现故障，从而进一步提高了电源和负载的安全性。

考虑到热应力时，交错过渡模式升压拓扑结构再次比CCM拓扑结构更有利。

在交错过渡模式拓扑中，组件在较低的温度下运行；与CCM拓扑相比，更多的组件共享几乎相同的功率损耗。

在降低的温度条件下运行会严重影响电源的可靠性，尤其是在没有强制通风的系统中。

有很多选择。

当试图在其工作范围内实现电路的高效率时，选择拓扑和控制器至关重要。

此外，交错操作大大降低了输入和输出电容器中的纹波电流。

这是一个重要的考虑因素，尤其是铝电解输出电容器，它是决定整体电源可靠性的最薄弱环节之一。

在PFC应用中，纹波电流是决定输出电容器寿命的最重要因素（由于尺寸，成本和可用性的原因，额定电压限制为450V / 500 V）。

应当看到，纹波电流的减少不仅是规格的降低，而且由于功耗的降低，温度的降低也更为明显。

转换模式功率因数校正（PFC）具有减少开关损耗的优势，因为金属氧化物半导体场效应晶体管和整流二极管在所有工作条件下均具有零电流开关（ZCS）。

ZCS软开关可以消除整流二极管的反向恢复。

TI的UCC28056 PFC控制器还具有谷值同步导通功能，可以进一步降低开关损耗。

对于DC / DC电平，感应

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