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摘 要： 通过对PEIT技术对AC/DC转换器设计的研究，来分析电子集成技术在实际电路转换中设计的应用。
关键词： 功率集成；AC/DC转换器；能量
中图分类号：T315 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020028－01
将交流电转变为直流电的过程中需要AC/DC转换器，其功能包含有整流和有源逆变，整流的电流方向是电源流向负载，而有源逆变是恰恰相反的流向。AC/DC由于受到实际工作的限制，必须在实际设计中采用电源系统的优化设计才能使AC/DC的工作效率达到一定的要求。AC/DC在输入了50/60Hz的交流电后，通过整流和滤波之后，会连接体积很大的滤波电容，在UL、CCEE的安全标准下，以及IEC、FCC、CSA的指令控制下，需要添加符合标准的安全滤波器，这样就无法保证AC/DC的小体积设计。
AC/DC变换器的接线方式按照电路来分可以包含有半波、全波，若按照电源相数来分则有单相、三相、多相。无论怎样的划分，在对内部的高频、高压、大电流开关操作的时候，都很难解决EMC电磁兼容的问题。这就对设计者提出了对内部高密度电路安装进行缜密的设计，出于对高电压、大电流开关的高损耗的考虑，必须在AC/DC变换器模块化设计上下功夫。
1 利用多工作模式提高AC/DC转换器效率
谷值电压参考如下两种状态：
（1）
式中N为变压器匝数比。在该方程条件下，会得到足够高的次级电压，并且使初级电压VDS的值为0，因此，初级侧MOSFET可以在其两端为零电压时启动。
（2）
在上述方程条件下，所得到的二级电压不能使VDS为0，其值为电压的峰谷值。
（3）
方程3表明，在给定电容的条件下，可通过降低电容两端的电压或所使用的开关频率来降低开关功率PSW。
2 降低待机功耗
新技术必须符合新标准，有源钳位和复位、转移模式和交错式多相PFC、跳脉冲、准谐振控制和谷值电压开关都是新型电源架构下的控制技术。比较好的解决方案如带准谐振控制、谷值电压开关、跳脉冲的反激式变换器。消费类电子应用中的一种反激式变换器具有的优点主要是器件的数量少，操控简单并且能够支持多种输出电压。这种变换器可以配置软开关，可以达到降低功耗的目的。硬开关CCM、DCM相反都会产生很大的功耗。软开关如准谐振控制式，其启动电压很低，并且有开关电容的电量可以重新流回电源，达到了降低能耗的目的。
对于整体负载来说，反激式变换器的工作模式可以多样化，根据不同的负载采取不同的工作模式。在FFM模式下，开关频率与负载大小成线性相关，会随着负载的大小而变化，起到了很好的降低损耗的功效。在磁滞模式下，会使用跳脉冲技术来启动反激式变换器，这种状态对于具有PFC预调节器的应用很有效，可以在负载很小时，关闭PFC工作模式以节约更多的能源。
表1 外部AC/DC和AC/AC电源的能源之星标准。
3 交直流转换电源15W宽电压隔离AC-DC模块电源参数设计
SPA15-220S12
输入电压：85VAC～265VAC
输出电压：12VDC
输出电流：1.25A
输出电压：精度：＋1%
输入电压调整率：<0.5%
输出电压调整率：<0.5%
负载效应：＋0.5%
过热过流保护：有满载工作温度（壳温）范围：-25℃～＋85℃
温漂系数：0.1%/℃
隔离电压：输入对输出2500VAC/1MIN
输入/输出对地：1000VAC/MIN
绝缘电阻：500MΩ
短路保护：长期自恢复
尺寸：62mm*45mm*22mm（长*宽*高）
功率：15W
4 功率集成电路中过热保护电路的设计
过热保护电路的另一个关键在于电路只受温度变化的影响，不受电压变化的影响。完全不受电压变化影响的理想情况是不可能出现的，就要想办法让电路尽量少受电压变化而带来的影响。
再来分析以上温度检测电路，把电压源由原来的5V改为4～6V之间变化的三角波，考察V点的波形可知，120℃的曲线误差为0.1V，折算成温度就有10℃的误差。50℃的曲线误差就有几十摄氏度。因此，有必要对此进行改进。
解决电压波动的常用方法是加1个稳压管。硅稳压管在4V以下是负温度系数，7V以上是正温度系数，4～7V之间的温度系数很小，可以忽略不计。改进后的电路如图1所示。
图1 改进的二极管温度检测电路
为阐明电路的保护功能，将芯片内外有关部分单独画成图2。Source
是STARplug的第6条引脚，外接一电阻Rsrc到地，其阻值则根据过流保护的阈值来定。
图2 STARplug保护电路图
由图2显而易见功率MOS管导通时流过的电流经电阻Rsrc转换成电压，加到芯片内部的两个比较器的同相输入端，使STARplug分别实现过流保护和输出短路保护。
参考文献：
[1]袁登科、陶生桂、龚熙国，电压空间矢量脉宽调制技术的原理与特征分析[J].变频器世界，2005（02）.
[2]陈道炼、李磊，电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究[J].电工技术学报，2001（06）.
[3]吴江，基于UCC3895的新型通信AC-DC变换器的设计[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2008，02期.
关键词： 功率集成；AC/DC转换器；能量
中图分类号：T315 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020028－01
将交流电转变为直流电的过程中需要AC/DC转换器，其功能包含有整流和有源逆变，整流的电流方向是电源流向负载，而有源逆变是恰恰相反的流向。AC/DC由于受到实际工作的限制，必须在实际设计中采用电源系统的优化设计才能使AC/DC的工作效率达到一定的要求。AC/DC在输入了50/60Hz的交流电后，通过整流和滤波之后，会连接体积很大的滤波电容，在UL、CCEE的安全标准下，以及IEC、FCC、CSA的指令控制下，需要添加符合标准的安全滤波器，这样就无法保证AC/DC的小体积设计。
AC/DC变换器的接线方式按照电路来分可以包含有半波、全波，若按照电源相数来分则有单相、三相、多相。无论怎样的划分，在对内部的高频、高压、大电流开关操作的时候，都很难解决EMC电磁兼容的问题。这就对设计者提出了对内部高密度电路安装进行缜密的设计，出于对高电压、大电流开关的高损耗的考虑，必须在AC/DC变换器模块化设计上下功夫。
1 利用多工作模式提高AC/DC转换器效率
谷值电压参考如下两种状态：
（1）
式中N为变压器匝数比。在该方程条件下，会得到足够高的次级电压，并且使初级电压VDS的值为0，因此，初级侧MOSFET可以在其两端为零电压时启动。
（2）
在上述方程条件下，所得到的二级电压不能使VDS为0，其值为电压的峰谷值。
（3）
方程3表明，在给定电容的条件下，可通过降低电容两端的电压或所使用的开关频率来降低开关功率PSW。
2 降低待机功耗
新技术必须符合新标准，有源钳位和复位、转移模式和交错式多相PFC、跳脉冲、准谐振控制和谷值电压开关都是新型电源架构下的控制技术。比较好的解决方案如带准谐振控制、谷值电压开关、跳脉冲的反激式变换器。消费类电子应用中的一种反激式变换器具有的优点主要是器件的数量少，操控简单并且能够支持多种输出电压。这种变换器可以配置软开关，可以达到降低功耗的目的。硬开关CCM、DCM相反都会产生很大的功耗。软开关如准谐振控制式，其启动电压很低，并且有开关电容的电量可以重新流回电源，达到了降低能耗的目的。
对于整体负载来说，反激式变换器的工作模式可以多样化，根据不同的负载采取不同的工作模式。在FFM模式下，开关频率与负载大小成线性相关，会随着负载的大小而变化，起到了很好的降低损耗的功效。在磁滞模式下，会使用跳脉冲技术来启动反激式变换器，这种状态对于具有PFC预调节器的应用很有效，可以在负载很小时，关闭PFC工作模式以节约更多的能源。
表1 外部AC/DC和AC/AC电源的能源之星标准。
3 交直流转换电源15W宽电压隔离AC-DC模块电源参数设计
SPA15-220S12
输入电压：85VAC～265VAC
输出电压：12VDC
输出电流：1.25A
输出电压：精度：＋1%
输入电压调整率：<0.5%
输出电压调整率：<0.5%
负载效应：＋0.5%
过热过流保护：有满载工作温度（壳温）范围：-25℃～＋85℃
温漂系数：0.1%/℃
隔离电压：输入对输出2500VAC/1MIN
输入/输出对地：1000VAC/MIN
绝缘电阻：500MΩ
短路保护：长期自恢复
尺寸：62mm*45mm*22mm（长*宽*高）
功率：15W
4 功率集成电路中过热保护电路的设计
过热保护电路的另一个关键在于电路只受温度变化的影响，不受电压变化的影响。完全不受电压变化影响的理想情况是不可能出现的，就要想办法让电路尽量少受电压变化而带来的影响。
再来分析以上温度检测电路，把电压源由原来的5V改为4～6V之间变化的三角波，考察V点的波形可知，120℃的曲线误差为0.1V，折算成温度就有10℃的误差。50℃的曲线误差就有几十摄氏度。因此，有必要对此进行改进。
解决电压波动的常用方法是加1个稳压管。硅稳压管在4V以下是负温度系数，7V以上是正温度系数，4～7V之间的温度系数很小，可以忽略不计。改进后的电路如图1所示。
图1 改进的二极管温度检测电路
为阐明电路的保护功能，将芯片内外有关部分单独画成图2。Source
是STARplug的第6条引脚，外接一电阻Rsrc到地，其阻值则根据过流保护的阈值来定。
图2 STARplug保护电路图
由图2显而易见功率MOS管导通时流过的电流经电阻Rsrc转换成电压，加到芯片内部的两个比较器的同相输入端，使STARplug分别实现过流保护和输出短路保护。
参考文献：
[1]袁登科、陶生桂、龚熙国，电压空间矢量脉宽调制技术的原理与特征分析[J].变频器世界，2005（02）.
[2]陈道炼、李磊，电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究[J].电工技术学报，2001（06）.
[3]吴江，基于UCC3895的新型通信AC-DC变换器的设计[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2008，02期.