大功率開(kāi)關(guān)電源如何降低自身功耗是個(gè)新的挑戰
隨著(zhù)能源效率和環(huán)保的日益重要，人們對開(kāi)關(guān)電源待機效率期望越來(lái)越高，客戶(hù)要求電源制造商提供的電源產(chǎn)品能滿(mǎn)足 BLUEANGEL，ENERGYSTAR，ENERGY2000等綠色能源標準，而歐盟對開(kāi)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(kāi)關(guān)電源，待機功耗需分別小于0.3W，0.5W和0.75W。
目前大多數開(kāi)關(guān)電源由額定負載轉入輕載和待機狀態(tài)時(shí)，電源效率急劇下降，待機效率不能滿(mǎn)足要求。這就給電源設計工程師們提出了新的挑戰。
開(kāi)關(guān)電源功耗分析
要減小開(kāi)關(guān)電源待機損耗，提高待機效率，首先要分析損耗的構成。以反激式電源為例，其工作損耗主要表現為：MOSFET導通損耗MOSFET導通損耗
在待機狀態(tài)，主電路電流較小，MOSFET導通時(shí)間ton很小，電路工作在DCM模式，故相關(guān)的導通損耗，次級整流管損耗等較小，此時(shí)損耗主要由寄生電容損耗和開(kāi)關(guān)交疊損耗和啟動(dòng)電阻損耗構成。
開(kāi)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)間內器件開(kāi)關(guān)次數成正比。
提高開(kāi)關(guān)電源待機效率的方法
根據損耗分析可知，切斷啟動(dòng)電阻，降低開(kāi)關(guān)頻率，減小開(kāi)關(guān)次數可減小待機損耗，提高待機效率。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，如準諧振模式（QuasiResonant，QR）切換至脈寬調制（PulseWidthModulation，PWM），脈寬調制切換至脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，PFM；可控脈沖模式（BurstMode）。
切斷啟動(dòng)電阻
對于反激式電源，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。設啟動(dòng)電阻取值為47kΩ，消耗功率將近2W。要改善待機效率，必須在啟動(dòng)后將該電阻通道切斷。TOPSWITCH，ICE2DS02G內部設有專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)電路，可在啟動(dòng)后關(guān)閉該電阻。若控制器沒(méi)有專(zhuān)門(mén)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(kāi)輸入電壓，使電容放電后才能再次啟動(dòng)電路。
目前大多數開(kāi)關(guān)電源由額定負載轉入輕載和待機狀態(tài)時(shí)，電源效率急劇下降，待機效率不能滿(mǎn)足要求。這就給電源設計工程師們提出了新的挑戰。
開(kāi)關(guān)電源功耗分析
要減小開(kāi)關(guān)電源待機損耗，提高待機效率，首先要分析損耗的構成。以反激式電源為例，其工作損耗主要表現為：MOSFET導通損耗MOSFET導通損耗
在待機狀態(tài)，主電路電流較小，MOSFET導通時(shí)間ton很小，電路工作在DCM模式，故相關(guān)的導通損耗，次級整流管損耗等較小，此時(shí)損耗主要由寄生電容損耗和開(kāi)關(guān)交疊損耗和啟動(dòng)電阻損耗構成。
開(kāi)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)間內器件開(kāi)關(guān)次數成正比。
提高開(kāi)關(guān)電源待機效率的方法
根據損耗分析可知，切斷啟動(dòng)電阻，降低開(kāi)關(guān)頻率，減小開(kāi)關(guān)次數可減小待機損耗，提高待機效率。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，如準諧振模式（QuasiResonant，QR）切換至脈寬調制（PulseWidthModulation，PWM），脈寬調制切換至脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，PFM；可控脈沖模式（BurstMode）。
切斷啟動(dòng)電阻
對于反激式電源，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。設啟動(dòng)電阻取值為47kΩ，消耗功率將近2W。要改善待機效率，必須在啟動(dòng)后將該電阻通道切斷。TOPSWITCH，ICE2DS02G內部設有專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)電路，可在啟動(dòng)后關(guān)閉該電阻。若控制器沒(méi)有專(zhuān)門(mén)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(kāi)輸入電壓，使電容放電后才能再次啟動(dòng)電路。
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