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开关电源规划事例详解

开关电源某些参数做得不好会造成EMC难过关、待机功耗大、效率不高。如何减小开关电源的待机功耗、提高开关电源的效率是全球电源行业共同关注的问题。本文配图讲述绿色开关电源设计要点。随着现代科学技术的…

  开关电源某些参数做得不好会形成EMC难过关、待机功耗大、功率不高。怎么减小开关电源的待机功耗、进步开关电源的功率是全球电源职业一起重视的问题。本文配图叙述绿色开关电源规划关键。

  跟着现代科学技能的开展,器材的功能进步,特别是节能型电源芯片如漫山遍野般出现,加上电路规划的老练,要规划功率高、待机功耗小的节能型开关电源已是不太难的作业,规划节能型开关电源正是习惯了节能减排的需求。近几年来,美国“动力之星”的施行对规划和制作高功能的节能型开关电源起到了火上加油的作用。

  契合“动力之星”的开关电源又名“绿色开关电源”,针对开关电源的“动力之星”已经有了多个版别,跟着版别的晋级,开关电源的功率越来越高,待机功耗越来越小,但规划难度也会越来越大。开关电源的功率一般在满载输出功率时测验,但CEC(美国加州)及“动力之星”规范中对规划的均匀功率是在负载的四个测验点进行实践丈量,这四个点是:25%,50%,75%及1 0 0%,规划是有必定难度的。

  自己现在以图一的电路图为例,以美国加州动力之星法案(Ⅳ等级)Table U-2(2008年1月履行)为规划根据来论述规划绿色开关电源的关键。美国加州动力之星法案(Ⅳ等级)Table U-2的要求如下:

  留意1:表中Pn是外置型开关电源的规范输出功率,Ln是自然对数。

  留意2:美国加州“动力之星”是强制履行的,是美国加州地办法规。进入美国加州的产品开关电源有必要恪守这一法规。我国不少厂商是依照美国加州“动力之星”法案来规划和出产绿色开关电源的。

  图一所示是输出为12V3A的并联型反激式开关电源,作为14英寸至17英寸的液晶显示器的电源适配器之用。

  绿色开关电源的规划关键

  绿色开关电源的主要内容是功率高,待机功耗小。36W的功率要求大于83%,待机功耗要小于0.5W。现在的电源芯片供货商供给的一般都是绿色电源芯片,待机功耗一般都会很小。可是,功率高除了与芯片有关外,还与其它器材有流+反向漏电流 Idss×反压,用6N60加散热器可满足要求。

  二次整流管作业在高频脉冲状态下,在12V3A输出时,要求作业耐压大于输出电压的4 倍,作业电流大于输出电流的3倍,用耐压60V,作业电流为16A的SB1660肖特基二极管可满足要求,但必定要加散热器。

  电源芯片的功耗越小越好,因为它除了影响整机功率和待机功耗外,还触及整机的作业安稳性,其功耗越大,温升越高,作业越不安稳。如昂宝公司的绿色开关电源芯片 0B2269AP,其正常作业功耗小于30mW,作业安稳。

  开关变压器的损耗是整机损耗的大头,它包含铜损和磁损。简略仿制人家的优质开关变压器很难做成损耗小的开关变压器的,因为开关变压器的损耗是一个杂乱的联系,与磁芯的质量、规划、绕制工艺等有关。拿规划反激式开关变压器而言,它与作业频率、导通时刻、绕制办法、磁隙(磨磁芯)等有关。开关变压器的规划是规划开关电源的中心,要有深邃的理论常识和多年的经历沉积,优异的开关电源规划工程师在挑选高质量的磁芯、结合先进的绕制工艺,能规划出功率高于97%的开关变压器。图一中的开关变压器的磁芯选用浙江天通的EE-30L,开关作业频率为65KHz,导通时刻是0.42T(T是周期),初级78圈,次级8圈,芯片供电绕组9圈,初级电感量 1.2mH,漏感小于35uH,变压器的功率可达96%,作业时温升低于60℃。阻尼吸收网络由R2、C3、D1组成,D1用UF4007,C3用 1000V4700PF的高压瓷片电容器,R2为120K2W的电阻,R2与C3合作得好,脉冲吸收作用显着,R2与C3失配太多,不光损耗加大,还会辐射电磁波而使EMC过不了关。经测验,该网络的损耗小于0.4W。要留意,该网络的规划是与电源芯片、作业频率、变压器的规划有关的,不能应用于一切开关电源的电路。

  因为二次整流管在作业时会发生尖脉冲,在输出中会叠加杂波,而且还会辐射电磁波而使EMC难过关,故要在二极管两头并联尖脉冲吸收网络R8与C8,图一中C8为22000PF100V的瓷片电容、R8为56欧姆0.5W的碳膜电阻,此吸收网络也是有必定功耗的,C8越大R8 越小,损耗越大。

  图一尖脉冲吸收网络的功率损耗小于0.25W。相同要留意,吸收网络的规划也与电源芯片、开关频率、肖特基二极管的特性变压器的规划有关的。

  阻波电感L2能使输出纹波减小,一般是用漆包线在6毫米粗的磁棒上绕8到16圈。要留意,因为要经过大电流,故漆包线要粗,圈数不要太多,避免发生过大的压降而增大损耗。图一中的 L2的电感量为12uH,用粗0.8毫米的漆包线绕制,至于绕多少圈,要视磁棒的磁资料参数而定。

  L2的规划与电源的作业频率、输出电流有关。特别提示我们留意的是,DC输出线(图中未画)必定要到达或超越3A,不然,因为经过的电流大,可能在DC输出线上发生的功率损耗是最大的冤大头。

  DC输出线在电源适配器中的价格比重较大,不少出产商会下降其载流量而削减本钱,成果会使功率得不到确保。

  自己依照图一电路参数规划的反激式开关电源,在国内规范输入电压(220V50Hz正弦交流电)下,在输出功率的25%测验时,输出纹波为45mVpp,功率是83.4%;在输出功率的50%测验时,输出纹波为48mVpp,功率是83.8%;在输出功率的7 5%测验时,输出纹波为53mVpp,功率是84.5%;在满载输出功率测验时,输出纹波为58mVpp,功率是84.8%。待机功耗小于0.4W。契合 CEC(美国加州)“动力之星”法案Table U-2(2008年1月履行)绿色开关的要求。

  开关电源规划工程师要有深沉的理论功底和丰厚的规划经历以及留意规划细节等才干到达美国加州动力之星法案Ⅳ等级的规划要求。但是,契合“动力之星”的绿色开关电源不必定是优质电源,还要求其它参数契合,绿色开关电源只是在本来的开关电源参数上进步了有关能效的参数规范罢了。

  跟着人们低碳日子的需求,开关电源的能效要求会越来越高,开关电源的规划难度也会越来越大,这就要求开关电源规划工程师不断更新常识,了解新资料,学习新技能,把握新工艺,对技能精雕细镂,这样才干规划出高质量的绿色开关电源。

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