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标题: Switching power supply提高待机效率的方法 (一) [打印本页]

作者: huzafe    时间: 2009-4-20 23:45     标题: Switching power supply提高待机效率的方法 (一)

要减小switching power supply待机损耗,提高待机效率,首先要分析SMPS损耗的构成。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,提高待机效率。本文简要介绍提高DC power supply待机效率的方法。

一、引言


随着能源效率和环保的日益重要,人们对switching power supply待机效率期望越来越高,客户要求电源制造商提供的电源产品能满足BLUEANGELENERGYSTARENERGY2000等绿色能源标准,而欧盟对switch mode power supply的要求是:到2005年,额定功率为0.3W15W15W50W50W75Wswitching power supplies,待机功耗需分别小于0.3W0.5W0.75W。而目前大多数AC-DC power supply由额定负载转入轻载和待机状态时,电源效率急剧下降,待机效率不能满足要求。这就给电源设计工程师们提出了新的挑战。

二、SMPS功耗分析



要减小switch power supply待机损耗,提高待机效率,首先要分析switch power supply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寄生电容损耗,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,箝位保护电路损耗,反馈电路损耗等。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。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模式,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。


三、提高待机效率的方法



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,提高待机效率。具体的方法有:降低时钟频率;由高频工作模式切换至低频工作模式,如准谐振模式(QuasiResonantQR)切换至脉宽调制(PulseWidthModulationPWM,脉宽调制切换至脉冲频率调制(PulseFrequencyModulationPFM);可控脉冲模式(BurstMode)。



(一)切断启动电阻


对于反激式电源,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,必须在启动后将该电阻通道切断。TOPSWITCHICE2DS02G内部设有专门的启动电路,可在启动后关闭该电阻。若控制器没有专门启动电路,也可在启动电阻串接电容,其启动后的损耗可逐渐下降至零。缺点是电源不能自重启,只有断开输入电压,使电容放电后才能再次启动电路。



(二)降低时钟频率



时钟频率可平滑下降或突降。平滑下降就是当反馈量超过某一阈值,通过特定模块,实现时钟频率的线性下降。POWER公司的TOPSwitch-GXSG公司的SG6848芯片内置了这样的模块,能根据负载大小调节频率。

对于反激式电源,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,必须在启动后将该电阻通道切断。TOPSWITCHICE2DS02G内部设有专门的启动电路,可在启动后关闭该电阻。若控制器没有专门启动电路,也可在启动电阻串接电容,其启动后的损耗可逐渐下降至零。缺点是电源不能自重启,只有断开输入电压,使电容放电后才能再次启动电路。



(二)降低时钟频率



时钟频率可平滑下降或突降。平滑下降就是当反馈量超过某一阈值,通过特定模块,实现时钟频率的线性下降。POWER公司的TOPSwitch-GXSG公司的SG6848芯片内置了这样的模块,能根据负载大小调节频率。

下接 Switching power supply提高待机效率的方法 (二)

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