鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:894次 | 2019年12月26日
綠色開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
早期的開關(guān)電源由于技術(shù)不太成熟、器件性能的局限性,一些參數(shù)做得不太好像EMC難過關(guān)、待機(jī)功耗較大、效率不太高等。比如,早期的36W電源適配器的待機(jī)功耗有2W多,效率約78%;早期的計(jì)算機(jī)電源的待機(jī)功耗有3~5W,效率才72%左右。然而,減小開關(guān)電源的待機(jī)功耗、提高開關(guān)電源的效率是大有潛力可挖的,是全球電源行業(yè)共同關(guān)注的問題。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,器件的性能提高,特別是節(jié)能型電源芯片如雨后春筍般涌現(xiàn),加上電路設(shè)計(jì)的成熟,要設(shè)計(jì)效率高、待機(jī)功耗小的節(jié)能型開關(guān)電源已是不太難的事情,設(shè)計(jì)節(jié)能型開關(guān)電源正是適應(yīng)了節(jié)能減排的需求。近幾年來,美國能源之星的實(shí)施對(duì)設(shè)計(jì)和制造高性能的節(jié)能型開關(guān)電源起到了推波助瀾的作用。
符合能源之星的開關(guān)電源又叫綠色開關(guān)電源,針對(duì)開關(guān)電源的能源之星已經(jīng)有了多個(gè)版本,隨著版本的升級(jí),開關(guān)電源的效率越來越高,待機(jī)功耗越來越小,但設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來越大。開關(guān)電源的效率一般在滿載輸出功率時(shí)測(cè)試,但CEC(美國加州)及能源之星規(guī)范中對(duì)設(shè)計(jì)的平均效率是在負(fù)載的四個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,這四個(gè)點(diǎn)是:25%,50%,75%及100%,設(shè)計(jì)是有一定難度的。
本人現(xiàn)在以圖一的電路圖為例,以美國加州能源之星法案(Ⅳ等級(jí))TableU-2(2008年1月執(zhí)行)為設(shè)計(jì)依據(jù)來闡述設(shè)計(jì)綠色開關(guān)電源的要點(diǎn)。美國加州能源之星法案(Ⅳ等級(jí))TableU-2的要求如下:
注意1:表中Pn是外置型開關(guān)電源的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率,Ln是自然對(duì)數(shù)。
注意2:美國加州能源之星是強(qiáng)制執(zhí)行的,是美國加州地方法規(guī)。進(jìn)入美國加州的商品開關(guān)電源必須遵守這一法規(guī)。我國不少廠商是按照美國加州能源之星法案來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)綠色開關(guān)電源的。
圖一所示是輸出為12V3A的并聯(lián)型反激式開關(guān)電源,作為14英寸至17英寸的液晶顯示器的電源適配器之用。
綠色開關(guān)電源的主要內(nèi)容是效率高,待機(jī)功耗小。36W的效率要求大于83%,待機(jī)功耗要小于0.5W。現(xiàn)在的電源芯片供應(yīng)商提供的一般都是綠色電源芯片,待機(jī)功耗一般都會(huì)很小。但是,效率高除了與芯片有關(guān)外,還與其它器件有流+反向漏電流Idss×反壓,用6N60加散熱器可滿足要求。
二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下,在12V3A輸出時(shí),要求工作耐壓大于輸出電壓的4倍,工作電流大于輸出電流的3倍,用耐壓60V,工作電流為16A的SB1660肖特基二極管可滿足要求,但一定要加散熱器。
電源芯片的功耗越小越好,因?yàn)樗擞绊懻麢C(jī)效率和待機(jī)功耗外,還涉及整機(jī)的工作穩(wěn)定性,其功耗越大,溫升越高,工作越不穩(wěn)定。如昂寶公司的綠色開關(guān)電源芯片0B2269AP,其正常工作功耗小于30mW,工作穩(wěn)定。