提高電源可靠性的關(guan) 鍵在於(yu) 降低功率元件的熱、電壓和電流應力，這主要是輸入電壓和所需功率的函數。不過，您可選擇有助於(yu) 減輕這些應力的拓撲。同樣，雖然熱應力是額定功率的函數，但電源效率也起著重要作用。因此，在追求可靠性的過程中，探索提供高效率的拓撲結構和電路元件極其重要。  

提高工業(ye) AC/DC電源的可靠性  

在我們(men) 的參考設計“94.5％效率、500W工業(ye) AC-DC參考設計中了解更多信息。”  

在我們(men) 的94.5％效率、500 W工業(ye) AC / DC參考設計中，前端功率因數校正（PFC）級是交錯式過渡模式升壓拓撲，盡管單級連續導通模式（CCM）升壓拓撲結構是也是一個(ge) 可行選擇。拓撲選擇主要是出於(yu) 器件壓力的考慮；交錯式拓撲，因兩(liang) 級並聯工作，將功率元件（升壓電感、開關(guan) 金屬氧化物半導體(ti) 場效應晶體(ti) 管［MOSFET］和整流二極管）中的電流應力降低了兩(liang) 倍。圖1所示為(wei) 兩(liang) 種拓撲的簡化圖。   

圖1：交錯式和單級升壓PFC  

因導通應力顯著降低，過渡模式PFC在降低開關(guan) 應力方麵具有優(you) 勢。當輸入電壓低於(yu) 輸出電壓的一半時，過濾模式下的電壓切換為(wei) 零；即使輸入電壓較高，電壓切換水平也會(hui) 顯著降低。在所有條件下，MOSFET和整流器都有零電流開關(guan) （ZCS）。ZCS操作導致整流二極管中的反向恢複幾乎消除，這也有助於(yu) 減小應力並降低電磁幹擾（EMI）。雖然減少EMI不能提供直接的可靠性優(you) 勢，但EMI濾波器元件數量的減少以及敏感電路段噪聲拾取的可能性降低可間接地有助於(yu) 提高整個(ge) 電源的可靠性。  

考慮熱應力時，交錯的過渡模式升壓拓撲再次比CCM拓撲更有利。在交錯過渡模式拓撲中，組件在較低溫度下運行；與(yu) CCM拓撲相比，更多組件共享幾乎相同的功率損耗。在溫度降低條件下操作對電源可靠性具有相當大的影響，尤其是在沒有強製通風設備的係統中。  

此外，交錯操作大大降低了輸入和輸出電容器中的紋波電流。這是一個(ge) 重要的考慮因素，特別是鋁電解型輸出電容器，它是決(jue) 定整體(ti) 電源可靠性的薄弱環節之一。在PFC應用中，紋波電流是決(jue) 定輸出電容器壽命（由於(yu) 尺寸、成本和可用性原因而電壓額定值被限製為(wei) 450V/500 V）的重要因素。應該看到紋波電流的降低不僅(jin) 是對規格的降額，而且更顯著的是由於(yu) 功耗降低導致的溫度降低。  

對於(yu) DC/DC級，電感-電感-電容（LLC）拓撲結構是，因為(wei) 它具有降低的開關(guan) 應力，盡管它確實會(hui) 增加電流應力。在略高於(yu) 諧振頻率的滿載下工作可限度地減小電流應力的增加，同時避免由於(yu) ZCS關(guan) 斷而導致的輸出同步MOSFET體(ti) 二極管反向恢複。  

該設計實現了接近95%的效率，而不會(hui) 增加太多複雜性。PFC級效率在230 V時高於(yu) 98%，在115 V時高於(yu) 96.5%.LLC級的效率高於(yu) 96.5%。拓撲和組件選擇是影響此性能的因素。  

另一個(ge) 需要考慮的重點是電路在其工作範圍內(nei) 的效率：在其使用壽命期間，它可能並不總是在滿載或接近滿載的情況下運行。因此，在廣泛的操作區域內(nei) 實現良好的效率非常重要。這就是為(wei) PFC和LLC功率級選擇控製器變得至關(guan) 重要之處。  

本設計中使用的兩(liang) 個(ge) 控製器（用於(yu) PFC的UCC28064A和用於(yu) LLC的UCC256301） 具有在寬工作範圍內(nei) 提供效率優(you) 勢的控製技術，如圖2所示。此外，本設計中使用的UCC24612，同步整流器控製器和驅動器，通過實現近乎理想的二極管仿真來降低輸出整流器損耗，並間接降低初級側(ce) 損耗。這些控製器設備對提高整體(ti) 可靠性的貢獻並非無關(guan) 緊要。

圖 2：PFC和LLC級效率  

在工業(ye) 電源應用中，您必須選擇可以減少組件壓力的拓撲。交錯的過渡模式升壓拓撲和LLC拓撲是比其他拓撲更好的選擇，因為(wei) 可減少組件壓力。拓撲選擇應考慮將功率損耗分配給更多組件，且提高效率非常重要，因為(wei) 熱應力與(yu) 其直接相關(guan) 。

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