42-inch AC－PDP开关电源的分析与设计

1．前言

　　信息高速公路和高清晰度电视的发展，对显示技术和显示器件都提出了更高的要求。PDP（Plasma Display Panel）以其大屏幕，超薄结构，高质量画面成为现在显示器件的重要研究方向之一。而电源作为AC-PDP的重要组成部分，要求效率高、体积小、能够提供较大的瞬态输出功率，并且具有保护功能和不同输出电压按顺序启动的功能。


2．AC-PDP电源设计

2.1概述

　　常用的直流稳压电源按照工作原理的不同，分为线性稳压电源和开关稳压电源。两者相比较，线性稳压电源效率低，体积和重量大，而且瞬态响应慢，不能满足AC-PDP在显示动态图像时输出功率大幅度迅速变化的要求。而开关电源效率高，相同输出功率条件下体积小，重量轻，稳压范围宽，负载大幅度变化时，电源调整率好，输出灵活，可方便地多组输出，而且响应速度快[1]。因此AC-PDP中更适合采用开关电源。　　　　　　　　

　　传统的从220V交流电网通过非控整流获取直流电压，在电力电子技术及电子仪器仪表中获得了广泛的应用。但这种非控整流使得输入电流波形发生严重畸变，并呈脉冲状。这样，一方面对电网造成严重污染，干扰其它电子设备的正常工作；另一方面大大降低了输入电路的功率因数，如在中、大型非控整流设备中，输入电路的功率因数大致在0.5～0.7左右，有的甚至更低。因此，必须采取有效的技术措施来减少输入电流波形的畸变，提高输入电路的功率因数[2]。在设计中我们采用MOTOROLA的功率因数控制芯片MC34262来进行有源功率因数校正。根据42-inch AC-PDP电路系统的要求，必须考虑电源整体结构及尺寸大小，以及不同输出之间的相互隔离和电源不同输出电压的启动顺序。

图1.　PDP电源系统

　　图1所示即为所设计的AC-PDP电源电路的结构示意图。在电源开关闭合后，交流市电经过整流滤波、功率因数校正（PFC），首先启动DC/DC模块1，给接口电路、存储控制电路提供电源，为整个电路系统的工作做好准备，同时给其它DC/DC模块提供开启电压或PWM芯片电源电压。

　　DC/DC变换将380V转换为下列直流电压输出，分别给PDP接口电路、存储控制电路和驱动电路供电：

　　12V ：接口电路供电电压，最大输出电流2.5A，脉动幅值0.1V

　　5V(1)：存储控制电路供电电压，驱动电路中集成MOS管驱动器供电电压，A寻址电极驱动芯片逻辑块供电电压,最大输出电流4A，脉动幅值0.05A

　　200V：Y扫描电极供电电压，调压范围160V～240V，最大输出电流1.5A，脉动幅值0.5V

　　200V：X驱动电极供电电压，指标同上

　　17V ：集成MOS管驱动器输出端作供电电压，最大输出电流2.5A，脉动幅值0.1V

　　5V（2）：Y扫描电极驱动芯片逻辑块供电电压，最大输出电流0.3A，脉动幅值0.03A

　　90V ：Y扫描驱动芯片驱动块供电电压，调压范围60V～120V，最大输出电流0.08A，脉动幅值0.1V

　　-100V：Y扫描电极悬浮电压, 调压范围-60V～-120V，最大输出电流0.08A，脉动幅值0.3V

　　65V ：A寻址驱动电极驱动芯片驱动块供电电压，调压范围50V～90V，最大输出电流1.8A，脉动幅值0.3V

2.2 不同直流电压启动输出的时序设计

图2. X电极驱动示意图

　　如图2所示即为X电极驱动示意图。显然当200V加在T1的漏端时候，T1、T2管不可同时导通，那么由存储控制电路送来的信号in_1、in_2不能同时为高电平，而且集成MOS管驱动器M12处于工作状态，即+5V、+17V电源已经加在芯片上[3]。由此可见，必须满足以下条件才能启动电源的高压输出：

　　(1). 接口电路、存储控制电路已经开始工作，并将正确信号送入驱动电路；

　　(2). 驱动电路中芯片的低压电源建立。

　　Y电极驱动与X电极驱动示意图所示类似。不同的是X电极不需要驱动芯片，而Y电极驱动高压部分采用浮地，还要求Y驱动芯片的低压电源5V(2)先建立，高压电源90V才建立。

　　因此AC-PDP电源结构如前述图1所示，当220V交流市电输入后，PFC电路输出380V和15V，其中15V给DC/DC模块1和模块2的PWM控制芯片供电。

　　模块1中将380V变换成多路直流输出，直流电压5V（辅）输出给模块2作为启动控制电压。因此模块1输出建立后，模块2才开始工作。

　　模块1的直流电压17V输出给模块3后，产生直流电压5V（2）输出给模块3的65V/90V变换部分作为启动控制电压。因此当DC/DC模块2输出建立以及模块3的5V(2)输出建立后，65V/ 90V变换电路才开始工作，输出90V。

　　在设计中，利用5V电压来控制UC3845的3脚输入电压，使之下降到1.0V以下来实现DC/DC变换的启动。当5V没有建立时，待启动的DC/DC变换的PWM控制器没有输出，从而使得变换器不能工作。[4]这部分内容在下文2.4节详述。

2.3 有源功率因数（PFC）校正电路的设计