【应用】新电元为带功率因数校正功能的全桥式开关电源提供完整分立器件解决方案
新电元公司（SHINDENGEN）是一家生产电子分立器件的半导体厂家，可为各类开关电源提供解决方案。本文为读者介绍新电元为客户提供的全桥式开关电源的分立元器件方案，这种电源电路使用了四个功率MOS管，具有输出电源效率高，开关管耐压要求低的特点，适用于高输入情况下的大功率电源电路的应用。方案的框图如下。
图 1 新电元带功率因数校正功能的全桥式开关电源分立器件解决方案
上图为全桥式开关电源的分立器件解决方案。全桥式开关电源使用了四个功率MOS管，但变压器只有一个原边绕组，通过控制功率MOS管可使绕组在两个方向承压，通过全桥整流，变压器磁芯和绕组得到了极好的利用，使得转换效率更高。同时由于使用全桥，功率管的最大电压应力不会超过电源电压，提高了元器件的使用寿命。
整个电路方案由四个部分组成，分为整流、PFC（功率因数校正）、全桥式开关原边电路和副边整流电路。从输入端输入交流电压，通过整流桥电路可以将交流电压变为直流电压，通过PFC（功率因数校正）电路调整电压电流间的功率因素，提高有功输出，进一步为全桥开关变换提供基础。新电元在这个部分提供集成式整流桥器件，包括D50XB80、D50JCB80V等型号。
PFC（功率因数校正）电路的主要目的是为了解决电路负载非线性造成输入电压电流的相位差引起的失真问题，提高开关电源的转换效率，对抗用电侧谐波骚扰。工作时，PFC控制IC芯片根据输出电压的反馈而实现一个斩波电路， PFC IC芯片操纵MOS管开关控制整流桥输出的电流，强制将电流和电压调整至同相，提高输出功率因素。电路中的电感借助电流不能突变的特点平滑后级电容充电脉冲的波动，改善电流波形的畸变。新电元提供了MCZ5205SE，MCZ5209N，MCZ5213ST等多种特性PFC控制IC供用户选择。
在图中所示的全桥式开关电源中，工作时对角的一组开关用的MOS管为一组，即原边绕组两端的上下两个功率MOS管组成一组。例如，（3）部分电路中左上和右下角的MOS管导通时，线圈绕组正向加压，此时副边上绕组导通，电流通过上二极管导通，下二极管截止，输出电压。当左下和右上角MOS管导通时，线圈绕组反向加压，此时副边下绕组导通，电流通过下二极管导通，上二极管截止，输出电压。由于全桥电路可能出现半导通区，产生损耗，因此通过延长关断时间处理，此时在稳态带负载状况下，通过扼流线圈在原边关断期间强制作用，两个副边二极管共同承担电流。
新电元针对全桥式开关电源提供了多种两路集成的快恢复二极管，其型号包括S20LC40UV，S20LC60USV，D20LC20U，D20LC40等多个型号。对于设计要求更高的场合，可以使用合适的MOSFET管代替。针对功率因数校正、原边半桥切换用的功率MOS管以及副边同步整流用的MOS管，新电元也推出了多种封装通流能力的器件，包括P3F60HP2，P4F60HP2，P5F60HP2，P7F60HP2，P10F60HP2，P12F60HP2，P15F60HP2F等多个型号。
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产品型号
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品类
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VRRM[V]
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IF(AV)[A]
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IFSM[A]
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Tj[℃]
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VF(max.)[V]
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IR(max.)[μA、mA]
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Package(House Name)
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Package(JEDEC Code)
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AEC-Q101
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Automotive
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M1F60
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普通整流二极管
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600
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1
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25
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-55 to 150
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1.1
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10μA
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M1F
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DO-219AA similar
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-
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Automotive
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Power Module New Product Briefing for 2020
型号- MG004,MG005,M1FE60,MG031B090004A,MG003,MG001,DG1S6,P240FZ4QNKA,MG050A,MG034H,MG010100,MG032B420010A,M1FM3,MG032A4207R5A,MG013,P105LF4QNK,MG030 051,P23LD10SLK,MG52A,P8FE10SBK,D50JCB80V,MG005Y,MG031Y,MG055XC,MG055XB,MG031V,MG032A,MG032B,PSS05S72FT,MG032D,D3FE60,MG032K,MG032L,D6FEC10ST,D100JHT80V,MG030X,RD003,RD002,MG033A060025B,D1FJ8A,MG031ME,P140LF4QNK,M3FE60,MG034D180010B,P26FE10SLK,MG031MC,P9LD10SBK,ST70-27F,MG031MD,PSS35S92E6,MG031E,MG031G,D1FE60,MG055XA,MG031S,MG031L,ST04-36F1,MG031N,MG038A,MG038B,MG048,P16LD6SBK,PSS10S72FT,D3CE4S,MG030A,MG038C,MG038D,ST70-27MF,MG030J,PSS35S92F6,MG030K,PSS20S92F6,PT150KN8,MG055,MG056,MG053A,MG053B,MG053,P64LF6QNK,MG054,MG051,MG052,P175FP4SNK,PT200KN8,SM5A27,M1FJ4,MG031G148004A,PSS20S92E6,P14FE6SBK,D45JCT120V,MG029,MG048A,PSS30S92E6,MG020200,MG052A,MG020201,MG048B,ST04-27F1,MG53B,MG53A,ST20-27F2,MG001AL,MG001AK,MG038,MG035,D75JFT80V,MG033,MG034,MG031,MG035F,PT100KN8,MG032,MG035G,D100JHT120V,MG030,MG031AC,MG031AD,D3CE15ST,D30JCT120V,PSS30S92F6,MG005Y120004B,D45JCT160V
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型号- 2SK2225-80-E,LRMAP3920,D50XB80,TFLEX HD300,TPCM780,SMDTF03100QA00MQ00,R5F562TAADFP,LRMAP5930,1.5KE150CA,EKMW401VSN821MA40S,SI8273,SI827X,SGM6130,LSIC1M0120E0080,SI8620,D50JCB80,LSIC2SD120E20CC,250R145,2SK2225,LSIC1MO120E0080
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