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解析添加AC-DC电源掉电坚持时刻的简略办法

ACDC开关电源有一项重要的技术参数——掉电保持时间,指从AC掉电到输出电压下降到精度范围(通常是-2%)之外的时间差⊿t,如图1所示。通俗地讲,就是开关电源在没有输入后,输出还能撑多久。很多情况下,

  ACDC开关电源有一项重要的技术参数——掉电坚持时刻,指从AC掉电到输出电压下降到精度规模(通常是-2%)之外的时刻差⊿t,如图1所示。浅显地讲,便是开关电源在没有输入后,输出还能撑多久。

  许多情况下,体系在检测到AC掉电后,需求对数据进行保存、传输,对执行器的状况进行设置等等。因而,在AC掉电后,开关电源还需求能继续给体系供给电源一段时刻,以确保体系牢靠封闭。别的,在有UPS的体系中,从市电切换到UPS供电的过程中,也需求开关电源能坚持正常输出。

  图1 掉电坚持时刻示意图

  1 掉电坚持时刻的决议要素

  惯例ACDC开关电源原理框图如图2所示,AC输入经过整流滤波后,变成一个直流电压(有必定的纹波电压),再经过DCDC变换器转换成咱们所需求的电压输出。控制电路可依据输入电压和输出负载来调整占空比(PWM形式)以完成安稳的电压输出。在AC输入掉电后,由输入滤波电容存储的能量给输出供电,在这个过程中,滤波电容电压逐步下降,控制电路经过调整占空比仍然能够完成额外的输出电压,直到电容电压下降到控制电路能调整的规模之外时,输出电压开端下降。

  图2 ACDC开关电源原理框图

  咱们经过举例来阐明决议掉电坚持时刻的要素。假定一款Vo=5V、Po=20W、功率为η=0.78的产品,DC-DC部分可正常作业的最低电压Vin_min=100V,电源内部输入滤波电容Cin=47uF。假定标称220Vac输入整流滤波后的电压为直流电压(实践有必定纹波),其值Vin_nor=308V,依据能量守恒有下式:

  0.5*Cin*(Vin_mor2-Vin_min2)=⊿t*Po/η……(1)

  代入数值可得:⊿t=77.9ms。

  从上式能够看到,⊿t与输入电容、AC输入电压、产品功率成正比,而与输出功率、DC-DC部分最低作业电压成反比。

  在实践的工程环境中,输入电压是固定的。对某一款详细的AC-DC电源产品来说,内部输入滤波电容Cin、DC-DC部分最低作业电压Vin_min、功率η都已无法改动,所以,电源自身的掉电坚持时刻无法改动。经过外围调整,也无法改动产品的Vin_min和η,仅有能调整的是在电源前端再接一级整流滤波,外接的滤波电容与电源内部的输入滤波电容是并联联系,等效添加了Cin,添加了掉电坚持时刻。

  假如电源前端加的滤波电容取100uF/400V,则掉电坚持时刻在之前的基础上添加165.7ms。假如电源作业在半载条件,则掉电坚持时刻能够再添加一倍,如表1所示。

  表1 掉电坚持时刻与输入电容、负载联系表

  2 输出电容对掉电坚持时刻的影响

  在上述条件下,咱们再核算一下经过添加输出电容Co来延伸掉电坚持时刻的作用。假定:输出电压精度是±2%,则输出电压下限Vo1=4.9V、Co=40000uF,则有:

  0.5*Co*(Vo2-Vo12)=⊿t1*Po……(2)

  代入数值可得:⊿t1=1ms。

  咱们发现,输出40000uF的电容延伸掉电坚持时刻仅有1ms!由此可见添加输出电容对掉电坚持时刻的影响微乎其微。

  3 引荐外围电路

  如图3所示,外围电路的输入端接市电,输出可等效为直流电源,接在ACDC开关电源的L、N上。C1要依据实践负载、输入电压以及所需求的坚持时刻来确认,没有清晰的引荐值。因为添加了C1,开机冲击电流会增大,R1能够用来减小该冲击电流,能够挑选3W的绕线电阻,阻值大致在2~7.5欧姆之间。关于D1,能够选1000V、电流在1.5A及以上的整流桥,别的整流桥能接受的冲击电流(规格书中有阐明)应大于实践电路中的冲击电流。

  图3 外围引荐电路

  4 实验结果与剖析

  为验证理论剖析和核算的正确性,选取MORNSUN的LH25-10B05来进行测验。在输入电压220Vac,负载4A的条件下,LH25-10B05的掉电坚持时刻为76.8ms,波形如图5所示;按引荐电路外接100uF/400V输入滤波%&&&&&%后,电源的掉电坚持时刻添加到249ms,波形如图6所示。实验结果与理论核算结果符合。

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