淺談“能源之星”綠色開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
電源芯片的功耗越小越好，因?yàn)樗擞绊懻麢C(jī)效率和待機(jī)功耗外，還涉及整機(jī)的工作穩(wěn)定性，其功耗越大，溫升越高，工作越不穩(wěn)定。如昂寶公司的綠色開關(guān)電源芯片0B2269AP，其正常工作功耗小于30mW，工作穩(wěn)定。
早期的開關(guān)電源由于技術(shù)不太成熟、器件性能的局限性，一些參數(shù)做得不太好像EMC難過(guò)關(guān)、待機(jī)功耗較大、效率不太高等。然而，減小開關(guān)電源的待機(jī)功耗、提高開關(guān)電源的效率是大有潛力可挖的，是全球電源行業(yè)共同關(guān)注的問(wèn)題。
符合“能源之星”的開關(guān)電源又叫“綠色開關(guān)電源”，針對(duì)開關(guān)電源的“能源之星”已經(jīng)有了多個(gè)版本，隨著版本的升級(jí)，開關(guān)電源的效率越來(lái)越高，待機(jī)功耗越來(lái)越小，但設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來(lái)越大。開關(guān)電源的效率一般在滿載輸出功率時(shí)測(cè)試，但CEC(美國(guó)加州)及“能源之星”規(guī)范中對(duì)設(shè)計(jì)的平均效率是在負(fù)載的四個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。
開關(guān)變壓器的損耗是整機(jī)損耗的大頭，它包括銅損和磁損。簡(jiǎn)單復(fù)制人家的優(yōu)質(zhì)開關(guān)變壓器很難做成損耗小的開關(guān)變壓器的，因?yàn)殚_關(guān)變壓器的損耗是一個(gè)復(fù)雜的關(guān)系，與磁芯的品質(zhì)、設(shè)計(jì)、繞制工藝等有關(guān)。拿設(shè)計(jì)反激式開關(guān)變壓器而言，它與工作頻率、導(dǎo)通時(shí)間、繞制方法、磁隙(磨磁芯)等有關(guān)。開關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)開關(guān)電源的核心，要有高深的理論知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)沉淀，優(yōu)秀的開關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師在選擇高品質(zhì)的磁芯、結(jié)合先進(jìn)的繞制工藝，能設(shè)計(jì)出效率高于97%的開關(guān)變壓器。圖一中的開關(guān)變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L，開關(guān)工作頻率為65KHz，導(dǎo)通時(shí)間是0.42T(T是周期)，初級(jí)78圈，次級(jí)8圈，芯片供電繞組9圈，初級(jí)電感量1.2mH，漏感小于35uH，變壓器的效率可達(dá)96%，工作時(shí)溫升低于60℃。阻尼吸收網(wǎng)絡(luò)由R2、C3、D1組成，D1用UF4007，C3用1000V4700PF的高壓瓷片電容器，R2為120K2W的電阻，R2與C3配合得好，脈沖吸收效果明顯，R2與C3失配太多，不但損耗加大，還會(huì)輻射電磁波而使EMC過(guò)不了關(guān)。
由于二次整流管在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生尖脈沖，在輸出中會(huì)疊加雜波，并且還會(huì)輻射電磁波而使EMC難過(guò)關(guān)，故要在二極管兩端并聯(lián)尖脈沖吸收網(wǎng)絡(luò)R8與C8，圖一中C8為22000PF100V的瓷片電容、R8為56歐姆0.5W的碳膜電阻，此吸收網(wǎng)絡(luò)也是有一定功耗的，C8越大R8越小，損耗越大。
圖一尖脈沖吸收網(wǎng)絡(luò)的功率損耗小于0.25W。同樣要注意，吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)也與電源芯片、開關(guān)頻率、肖特基二極管的特性、變壓器的設(shè)計(jì)有關(guān)的。
阻波電感L2能使輸出紋波減小，一般是用漆包線在6毫米粗的磁棒上繞8到16圈。要注意，由于要通過(guò)大電流，故漆包線要粗，圈數(shù)不要太多，以免產(chǎn)生過(guò)大的壓降而增大損耗。圖一中的L2的電感量為12uH，用粗0.8毫米的漆包線繞制，至于繞多少圈，要視磁棒的磁材料參數(shù)而定。
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