綠色開(kāi)關(guān)電源的主要內(nèi)容是效率高,待機(jī)功耗小。36w的效率要求大于83%,待機(jī)功耗要小于0.5w?,F(xiàn)在的電源芯片供應(yīng)商提供的一般都是綠色電源芯片,待機(jī)功耗一般都會(huì)很小。但是,效率高除了與芯片有關(guān)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(shí),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?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(kāi)關(guān)電源芯片 0b2269ap,其正常工作功耗小于30mw,工作穩(wěn)定。
開(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器很難做成損耗小的開(kāi)關(guān)變壓器的,因?yàn)殚_(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器。圖一中的開(kāi)關(guān)變壓器的磁芯選用浙江天通的ee-30l,開(kāi)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)。經(jīng)測(cè)試,該網(wǎng)絡(luò)的損耗小于0.4w。要注意,該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是與電源芯片、工作頻率、變壓器的設(shè)計(jì)有關(guān)的,不能應(yīng)用于所有開(kāi)關(guān)電源的電路。
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(kāi)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l(wèi)2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。
l2的設(shè)計(jì)與電源的工作頻率、輸出電流有關(guān)。特別提醒大家注意的是,dc輸出線(圖中未畫(huà))一定要達(dá)到或超過(guò)3a,否則,由于通過(guò)的電流大,可能在dc輸出線上產(chǎn)生的功率損耗是最大的冤大頭。
dc輸出線在電源適配器中的價(jià)格比重較大,不少生產(chǎn)商會(huì)降低其載流量而減少成本,結(jié)果會(huì)使效率得不到保證。
本人按照?qǐng)D一電路參數(shù)設(shè)計(jì)的反激式開(kāi)關(guān)電源,在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓(220v50hz正弦交流電)下,在輸出功率的25%測(cè)試時(shí),輸出紋波為45mvpp,效率是83.4%;在輸出功率的50%測(cè)試時(shí),輸出紋波為48mvpp,效率是83.8%;在輸出功率的7 5%測(cè)試時(shí),輸出紋波為53mvpp,效率是84.5%;在滿載輸出功率測(cè)試時(shí),輸出紋波為58mvpp,效率是84.8%。待機(jī)功耗小于0.4w。符合 cec(美國(guó)加州)“能源之星”法案table u-2(2008年1月執(zhí)行)綠色開(kāi)關(guān)的要求。
開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師要有深厚的理論功底和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及注意設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)等才能達(dá)到美國(guó)加州能源之星法案ⅳ等級(jí)的設(shè)計(jì)要求。然而,符合“能源之星”的綠色開(kāi)關(guān)電源不一定是優(yōu)質(zhì)電源,還要求其它參數(shù)符合,綠色開(kāi)關(guān)電源只是在原來(lái)的開(kāi)關(guān)電源參數(shù)上提高了有關(guān)能效的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)而已。
隨著人們低碳生活的需求,開(kāi)關(guān)電源的能效要求會(huì)越來(lái)越高,開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來(lái)越大,這就要求開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師不斷更新知識(shí),熟悉新材料,學(xué)習(xí)新技術(shù),掌握新工藝,對(duì)技術(shù)精益求精,這樣才能設(shè)計(jì)出高品質(zhì)的綠色開(kāi)關(guān)電源。