綠色開關電源的主要內容是高效率和低待機功耗。 36W的效率要求大于83 %,待機功耗小于0.5W。當前的功率芯片供應商通常提供綠色功率芯片,并且待機功耗通常很小。但是,高效率和芯片有關,并且和其他器件一樣,它還具有電流+反向泄漏電流Idss×背壓。一個6N60 plus散熱器可以滿足要求。
次級整流器以高頻脈沖狀態工作。當需要12V3A輸出時,工作耐壓大于輸出電壓的4倍,工作電流大于輸出電流的3倍,而SB1660肖特具有60V的電壓和16A的工作電流??梢詽M足要求,但必須添加散熱器。
電源芯片的功耗越小越好,因為它不僅影響整體效率和待機功耗,而且關系到整個機器的穩定性。功耗越大,溫升越高,工作越不穩定。例如,昂寶的綠色開關電源芯片0B2269AP的正常工作功耗小于30mW,并且運行穩定。
開關變壓器的損耗是整機的大損耗,包含銅損耗和磁損耗。簡單地復制他人的高質量開關變壓器很難制造出低損耗的開關變壓器,因為開關變壓器的損耗是一個復雜的關系,和磁芯的質量,設計和繞組工藝有關。以反激式開關變壓器的設計為例,它和工作頻率,導通時間,繞組方法,磁隙(磨削磁芯)等有關。開關變壓器的設計是開關電源設計的核心。 。它必須具有深厚的理論學問和多年的經驗。優秀的開關電源設計工程師可以設計高質量的磁芯,并結合先進的繞組工藝,以使設計效率高于97?f的開關變壓器。圖1中的開關變壓器的磁芯使用浙江天通的EE-30L,開關工作頻率為65KHz,導通時間為0.42T(T為周期),一次繞組78匝,二次繞組8匝,芯片電源繞組9匝,原邊電感為1.2mH,漏感小于35uH,變壓器效率可達96Ω,工作時溫升小于60℃。阻尼汲取網絡由R2,C3和D1組成,D1使用UF4007,C3使用1000V4700PF高壓陶瓷電容器,R2為120K2W電阻,R2和C3配合良好,脈沖汲取效果明顯,R2和C3不匹配,不不僅損耗會增加,而且還會輻射電磁波,從而使EMC成為不可能。經過測試,該網絡的損耗小于0.4W。應該注意的是,網絡的設計和功率芯片,工作頻率和變壓器的設計有關,并且不能應用于全部的開關電源電路。
由于次級整流器在工作時會產生尖銳的脈沖,因此會在輸出中疊加雜波,并且還會輻射電磁波,從而使EMC難以通過,因此必須將尖銳的脈沖汲取網絡R8和C8并聯連接跨過二極管。 C8是22000PF100V陶瓷電容器,R8是56歐姆的0.5W碳膜電阻,這個汲取網絡也有肯定的功耗,C8越大,R8越小,損耗越大。
開關電源設計案例的詳細說明
圖1:尖銳的脈沖汲取網絡的功率損耗小于0.25W。還應注意,汲取網絡的設計還和功率芯片,開關頻率,肖特基二極管的特性以及變壓器的設計有關。
阻波電感器L2可以減少輸出紋波。通常,將8到16匝繞在帶有漆包線的6毫米厚磁棒上。應該注意的是,由于需要通過大電流,因此漆包線應該很粗,匝數也不能太大,以幸免過多的電壓降和增加的損耗。圖1中L2的電感為12uH,并用0.8mm厚的漆包線纏繞。匝數取決于磁棒的磁性材料參數。
L2的設計和電源的工作頻率和輸出電流有關。非常要注意的是,直流輸出線(圖中未顯示)必須達到或超過3A。否則,由于流過的電流較大,因此直流輸出線上可能產生的功率損耗是大的錯誤。
電源適配器中直流輸出線的價格相對較高,許多制造商將降低其電流承載能力并降低成本。結果,將不能保證效率。
我根據圖1中的電路參數設計了反激式開關電源。在國內標準輸入電壓(220V50Hz正弦交流電)下,以25?測試輸出功率時,輸出紋波為45mVpp,效率為83.4%At 在 50%時,輸出功率為75mVpp時輸出紋波為48mVpp,效率為83.8Ω,滿載輸出功率測試時輸出紋波為53mVpp,效率為84.5μm,輸出紋波為58mVpp,效率為84.8的待機功耗小于0.4W。符合CEC(美國加利福尼亞)的“能源之星”法案表U-2(于2008年1月實施)綠色開關要求。
開關電源設計工程師必須具有豐富的理論學問,豐富的設計經驗以及對設計細節的關注,才能滿足《加利福尼亞能源之星法案》 IV的設計要求。但是,符合“能源之星”標準的綠色開關電源不肯定是高質量的電源,并且還需要其他參數。綠色開關電源僅在原始開關電源參數上提高了和能效相關的參數標準。
隨著人們低碳生活的需求,對開關電源的能效要求越來越高,開關電源的設計難度也越來越大。這就要求開關電源設計工程師不斷更新其學問,熟悉新材料并學習新技術。 ,把握新技術并不斷改進技術,從而設計出高質量的綠色開關電源。
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