优化开关电源轻载能效的设计方案“yobo体育官网下载”

作者:yobo体育官网下载发布时间:2022-06-07 01:03

本文摘要:由于享有较高的效率和较高的功率密度,开关电源在现代电子系统中的用于更加普及。尤其是随着掌控芯片的应用于,开关电源的电路设计获得了很大的修改,往往只必须在脉宽调制(PWM)掌控芯片的基础上再行特一些外围器件才可构成开关电源,这更为增进了开关电源的设计和发展。从种类来看,开关电源主要还包括交流-直流(AC-DC)转换器和直流-直流(DC-DC)转换器两大类型。

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由于享有较高的效率和较高的功率密度,开关电源在现代电子系统中的用于更加普及。尤其是随着掌控芯片的应用于,开关电源的电路设计获得了很大的修改,往往只必须在脉宽调制(PWM)掌控芯片的基础上再行特一些外围器件才可构成开关电源,这更为增进了开关电源的设计和发展。从种类来看,开关电源主要还包括交流-直流(AC-DC)转换器和直流-直流(DC-DC)转换器两大类型。

前者是将输出为50/60Hz的交流电经过整流、滤波等步骤将其切换为直流电力,后者普遍用作对系统中的直流电源展开切换和分配。  根据流形结构的有所不同,DC-DC转换器还包括升压(Buck)、降压(Boost)、升压-降压(Buck-Boost)、反激(Flyback)、正激(Forward)、推挽(Push-Pull)、半桥(HB)和全桥(FB)等有所不同类型。有所不同类型DC-DC转换器的特点各不相同,并且往往具有有所不同的限于领域。

例如,升压、降压和升压-降压转换器非常适合于需要电气隔绝的高压掌控应用于,而反激式转换器则非常适合多输入、低电压的电源应用于,这些应用于中用于的离线式开关电源工作在110V/220V主电源,并通过用于变压器来代替滤波电感从而构建电气隔绝。  对于离线式开关电源而言,低成本是它的一个最重要目标。

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对于其中所用的PWM控制器而言,设计人员可以自由选择有所不同的架构,如相同频率(FF)和定谐振(QR)等。对于前者而言,它的电源频率相同,其轻载能效和装载能效都正处于长时间范围,工作模式方面可以是倒数导电模式(CCM)或非倒数导电模式(DCM)。

对于后者而言,它的电源频率星型,其装载能效最佳,但在轻载时则由于谷底跳变问题(噪声),它的工作模式是边界导电模式(BCM,亦称临界导电模式,CRM)。在变压器尺寸方面,相同电源频率架构归属于长时间,而定谐振架构则较小;但定谐振架构的电磁干扰较小,而相同电源频率架构则较小。对于这两种架构而言,都面对着完全相同的问题,就是必需提高在更加长输出阻抗范围下的能效,并提高待机能效。

  除了这两种架构,相同导通时间(FON)架构近年来更加多地受到业界注目。在这种架构下,峰值电流维持恒定,且可由用户自由选择;而电源频率则不会变化(转变重开时间),以获取所需的输出功率,它在频率最低时获取的输出功率也就仅次于。FON的工作原理如图1右图。

    图1:相同导通时间(FON)架构的工作原理。  与相同电源频率架构一样,相同导通时间架构也反对CCM和DCM这两种工作模式。

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它在这两种模式下的输出功率计算公式如下图右图。如上所述,峰值电流Ipeak通过控制器来维持恒定,电源频率Fsw则由对系统电路展开掌控,而要适应环境有所不同的输出功率市场需求,电源频率不会发生变化来符合图2中的等式。

在缺乏电路掌控(短路,启动)时,电源频率不会被钳位。    图2:FON控制器在有所不同工作模式下的输出功率计算出来。

  在装载条件下,电源频率则不会减少,以后其遇到时序电容Ct钳位。而在轻载条件下,峰值电流增大,电源频率上升,这就容许了所到噪声的问题。在轻载时,由于电源频率的上升,与电源频率涉及的损耗,如功率MOSFET输入电容Coss和门电荷损耗以及外泄感抗损耗也不会增加。这样一来,开关电源在轻载条件下的能效也不会提升。

因此,我们也可以得出结论,相同导通时间(FON)控制器可大幅提高开关电源在轻载条件下的能效。图3对有所不同PWM控制器架构展开了较为。    图3:反激开关电源中PWM控制器所牵涉到的有所不同控制器架构较为。


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