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技術(shù)資料

如何提高開關(guān)電源待機(jī)效率

  開關(guān)電源待機(jī)損耗直接影響它的使用壽命,要減小開關(guān)電源待機(jī)損耗,提高待機(jī)效率,首先要分析開關(guān)電源損耗的構(gòu)成。根據(jù)損耗分析可知,切斷啟動(dòng)電阻,降低開關(guān)頻率,減小開關(guān)次數(shù)可減小待機(jī)損耗,提高待機(jī)效率。本文主要介紹提高開關(guān)電源待機(jī)效率的方法。

一、引言
   隨著能源效率和環(huán)保的日益重要,人們對(duì)開關(guān)電源待機(jī)效率期望越來越高,客戶要求電源制造商提供的電源產(chǎn)品能滿BLUEANGEL,ENERGYSTAR,ENERGY2000等綠色能源標(biāo)準(zhǔn),而歐盟對(duì)開關(guān)電源的要求是:到2005年,額定功率為0.3W~15W,15W~50W和50W~75W的開關(guān)電源,待機(jī)功耗需分別小于0.3W,0.5W和0.75W。而目前大多數(shù)開關(guān)電源由額定負(fù)載轉(zhuǎn)入輕載和待機(jī)狀態(tài)時(shí),電源效率急劇下降,待機(jī)效率不能滿足要求。這就給電源設(shè)計(jì)工程師們提出了新的挑戰(zhàn)。

二、開關(guān)電源功耗分析
   要減小開關(guān)電源待機(jī)損耗,提高待機(jī)效率,首先要分析開關(guān)電源損耗的構(gòu)成。以反激式電源為例,其工作損耗主要表現(xiàn)為:MOSFET導(dǎo)通損耗,MOSFET寄生電容損耗,開關(guān)交疊損耗,PWM控制器及其啟動(dòng)電阻損耗,輸出整流管損耗,箝位保護(hù)電路損耗,反饋電路損耗等。其中前三個(gè)損耗與頻率成正比關(guān)系,即與單位時(shí)間內(nèi)器件開關(guān)次數(shù)成正比。在待機(jī)狀態(tài),主電路電流較小,MOSFET導(dǎo)通時(shí)間ton很小,電路工作在DCM模式,故相關(guān)的導(dǎo)通損耗,次級(jí)整流管損耗等較小,此時(shí)損耗主要由寄生電容損耗和開關(guān)交疊損耗和啟動(dòng)電阻損耗構(gòu)成。

三、提高開關(guān)電源待機(jī)效率的方法
   根據(jù)損耗分析可知,切斷啟動(dòng)電阻,降低開關(guān)頻率,減小開關(guān)次數(shù)可減小待機(jī)損耗,提高待機(jī)效率。具體的方法有:降低時(shí)鐘頻率;由高頻工作模式切換至低頻工作模式,如準(zhǔn)諧振模式(QuasiResonant,QR)切換至脈寬調(diào)制(PulseWidthModulation,PWM),脈寬調(diào)制切換至脈沖頻率調(diào)制
(PulseFrequencyModulation,PFM);可控脈沖模(BurstMode)。

(一)切斷啟動(dòng)電阻

  對(duì)于反激式電源,啟動(dòng)后控制芯片由輔助繞組供電,啟動(dòng)電阻上壓降為300V左右。設(shè)啟動(dòng)電阻取值為47kΩ,消耗功率將近2W。要改善待機(jī)效率,必須在啟動(dòng)后將該電阻通道切斷。TOPSWITCH,ICE2DS02G內(nèi)部設(shè)有專門的啟動(dòng)電路,可在啟動(dòng)后關(guān)閉該電阻。若控制器沒有專門啟動(dòng)電路,也可在啟動(dòng)電阻串接電容,其啟動(dòng)后的損耗可逐漸下降至零。缺點(diǎn)是電源不能自重啟,只有斷開輸入電壓,使電容放電后才能再次啟動(dòng)電路。

(二)降低時(shí)鐘頻率

  時(shí)鐘頻率可平滑下降或突降。平滑下降就是當(dāng)反饋量超過某一閾值,通過特定模塊,實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘頻率的線性下降。POWER公司的TOPSwitch-GX和SG公司的SG6848芯片內(nèi)置了這樣的模塊,能根據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)頻率。

(三)切換工作模式

  1、QR→PWM對(duì)于工作在高頻工作模式的開關(guān)電源,在待機(jī)時(shí)切換至低頻工作模式可減小待機(jī)損耗。例如,對(duì)于準(zhǔn)諧振式開關(guān)電源(工作頻率為幾百kHz到幾MHz),可在待機(jī)時(shí)切換至低頻的脈寬調(diào)制控制模式PWM(幾十kHz)。

  IRIS40xx芯片就是通過QR與PWM切換來提高待機(jī)效率的。當(dāng)電源處于輕載和待機(jī)時(shí)候,輔助繞組電壓較小,Q1關(guān)斷,諧振信號(hào)不能傳輸至FB端,F(xiàn)B電壓小于芯片內(nèi)部的一個(gè)門限電壓,不能觸發(fā)準(zhǔn)諧振模式,電路則工作在更低頻的脈寬調(diào)制控制模式。




  更新時(shí)間:2012-12-20  【打印此頁】  【關(guān)閉

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