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随着能源效率和环保的日益重要,人们对开关电源待机效率希冀越来越高,客户恳求电源制造商提供的电源产品能满足BLUEANGEL,ENERGYSTAR,ENERGY2000等绿色能源标准,而欧盟对开关电源的恳求是:到2005年,额定功率为0.3W~15W,15W~50W和50W~75W的开关电源,待机功耗需分别小于0.3W,0.5W和0.75W。
目前大多数开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时,电源效率急剧降落,待机效率不能满足恳求。这就给电源设计工程师们提出了新的应战。
开关电源功耗分析
要减小开关电源待机损耗,进步待机效率,首先要分析开关电源损耗的构成。以反激式电源为例,其工作损耗主要表现为:MOSFET导通损耗MOSFET导通损耗。
在待机状态,主电路电流较小,MOSFET导通时间ton很小,电路工作在DCM方式,故相关的导通损耗,次级整流管损耗等较小,此时损耗主要由寄生电容损耗和开关交叠损耗和启动电阻损耗构成。
开关交叠损耗,PWM控制器及其启动电阻损耗,输出整流管损耗,箝位维护电路损耗,反响电路损耗等。其中前三个损耗与频率成正比关系,即与单位时间内器件开关次数成正比。
进步开关电源待机效率的方法
根据损耗分析可知,切断启动电阻,降低开关频率,减小开关次数可减小待机损耗,进步待机效率。细致的方法有:降低时钟频率;由高频工作方式切换至低频工作方式,如准谐振方式(QuasiResonant,QR)切换至脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM),脉宽调制切换至脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,PFM);可控脉冲方式(BurstMode)。
切断启动电阻
关于反激式电源,启动后控制芯片由辅助绕组供电,启动电阻上压降为300V左右。设启动电阻取值为47kΩ,消耗功率将近2W。要改善待机效率,必需在启动后将该电阻通道切断。TOPSWITCH,ICE2DS02G内部设有特地的启动电路,可在启动后关闭该电阻。若控制器没有特地启动电路,也可在启动电阻串接电容,其启动后的损耗可逐渐降落至零。缺陷是电源不能自重启,只需断开输入电压,使电容放电后才干再次启动电路。