資料介紹
本人現在以圖一的電路圖為例,以美國加州能源之星法案(Ⅳ等級)Table U-2(2008年1月執(zhí)行)為設計依據來闡述設計綠色開關電源的要點。美國加州能源之星法案(Ⅳ等級)Table U-2的要求如下:
注意1:表中Pn是外置型開關電源的標準輸出功率,Ln是自然對數。
注意2:美國加州“能源之星”是強制執(zhí)行的,是美國加州地方法規(guī)。進入美國加州的商品開關電源必須遵守這一法規(guī)。我國不少廠商是按照美國加州“能源之星”法案來設計和生產綠色開關電源的。
圖一所示是輸出為12V3A的并聯型反激式開關電源,作為14英寸至17英寸的液晶顯示器的電源適配器之用。
綠色開關電源的設計要點
綠色開關電源的主要內容是效率高,待機功耗小。36W的效率要求大于83%,待機功耗要小于0.5W。現在的電源芯片供應商提供的一般都是綠色電源芯片,待機功耗一般都會很小。但是,效率高除了與芯片有關外,還與其它器件有流+反向漏電流 Idss×反壓,用6N60加散熱器可滿足要求。
二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下,在12V3A輸出時,要求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,用耐壓60V,工作電流為16A的SB1660肖特基二極管可滿足要求,但一定要加散熱器。
電源芯片的功耗越小越好,因為它除了影響整機效率和待機功耗外,還涉及整機的工作穩(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電源芯片 0B2269AP,其正常工作功耗小于30mW,工作穩(wěn)定。
開關變壓器的損耗是整機損耗的大頭,它包括銅損和磁損。簡單復制人家的優(yōu)質開關變壓器很難做成損耗小的開關變壓器的,因為開關變壓器的損耗是一個復雜的關系,與磁芯的品質、設計、繞制工藝等有關。拿設計反激式開關變壓器而言,它與工作頻率、導通時間、繞制方法、磁隙(磨磁芯)等有關。開關變壓器的設計是設計開關電源的核心,要有高深的理論知識和多年的經驗沉淀,優(yōu)秀的開關電源設計工程師在選擇高品質的磁芯、結合先進的繞制工藝,能設計出效率高于97%的開關變壓器。圖一中的開關變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L,開關工作頻率為65KHz,導通時間是0.42T(T是周期),初級78圈,次級8圈,芯片供電繞組9圈,初級電感量 1.2mH,漏感小于35uH,變壓器的效率可達96%,工作時溫升低于60℃。阻尼吸收網絡由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,還會輻射電磁波而使EMC過不了關。經測試,該網絡的損耗小于0.4W。要注意,該網絡的設計是與電源芯片、工作頻率、變壓器的設計有關的,不能應用于所有開關電源的電路。
由于二次整流管在工作時會產生尖脈沖,在輸出中會疊加雜波,并且還會輻射電磁波而使EMC難過關,故要在二極管兩端并聯尖脈沖吸收網絡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,此吸收網絡也是有一定功耗的,C8越大R8 越小,損耗越大。
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