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如何降低大功率开关电源的功耗?

时间:2022-07-27     作者:淄博诚铖创惠电子有限公司【原创】

  开关电源,又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。开关电源变压器是一种带开关管的电力变压器,在电路中,除了具有普通变压器的电压转换功能外,还具有绝缘隔离和功率传输的功能。一般用于高频开关电源等场合。开关电源产品可应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。

  随着能源效率和环境保护的日益重要,人们对材料开关电源待机效率的期望越来越高,许多消费者要求电力制造商提供的电力产品能够满足blueangel,energystar等待绿色能源标准。此外,当大多数大功率开关电源从额定负载转移到轻负载和待机状态时,电源效率急剧下降,待机效率无法满足要求。这给电源设计工程师带来了新的挑战。

如何降低大功率开关电源的功耗

  首先,让我们一起来分析一下开关电源的功耗。如果我们想更好地减少开关电源的待机损耗,更大程度地提高当前的待机效率,我们需要了解开关电源损耗的组成。以反向电源为例,其工作损耗主要表现在MOSFET导通损耗MOSFET发生导通损耗。

  一般来说,如果处于待机状态,开关电源的主电路电流较小,当然MOSFET导通时间ton非常小。如果你在电路中工作DCM在模式下,其相关的传导将遭受损失。同时,由于二次整流管损耗较小,其时间损耗主要由寄生电容损耗、开关重叠损耗和启动电阻损耗组成。

  还有开关重叠损耗,通常在使用过程中,PWM控制器也有其启动电阻损耗,通常是输出整流管损耗,但也由于位置保护电路损耗,其搜索反馈电路损耗等情况,这几种损耗与频率成正比,即与单位时间内设备开关次数成正比。

  那么如何提高开关电源的待机效率呢?

  提高大功率开关电源待机效率的方法:一、根据损耗分析,我们可以切断启动电阻,降低开关频率,减少开关频率,减少待机损耗,提高待机效率。具体方法包括:降低时钟频率;从高频工作模式到低频工作模式,如准谐振模式(QuasiResonant,QR)切换到脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM),脉宽调制切换到脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,PFM;脉冲模式可控(BurstMode)。二、切断启动电阻:对于反控制芯片由辅助绕组供电,启动电阻压降为300V左右。启动电阻值为47kΩ,近2个消耗功率W。要提高待机效率,启动后必须切断电阻通道。TOPSWITCH,ICE2DS02G内部有一个特殊的启动电路,启动后可以关闭电阻。如果控制器没有特殊的启动电路,启动电阻也可以串联到电容器,启动后的损失可以逐渐减少直至为零。但这种方法的缺点是大功率开关电源不能重新启动,只有断开输入电压,电容器放电后才能重新启动电路。

  开关电源技术方兴未艾,而且近几年在大市场需求的带动下,必将带来开关电源技术的大发展。近年来,随着通信产业的发展,以开关电源技术为核心的通信电源在国内将有较大的市场需求。开关电源取代线性电源和相控电源是大势所趋,因此国内同样具有数十亿产值需求的电源供电系统市场正在起步并很快发展起来。还有很多其他以开关电源技术为核心的特种电源和工业电源,也将快速发展。