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高效節(jié)能開關電源的設計要點

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年06月15日  

低碳生活,對于普通人來說是一種生活態(tài)度,同時也成為人們推進潮流的新方式。它給我們提出的是一個“愿不愿意和大家共同創(chuàng)造低碳生活”的問題。所以我們應該積極提倡并去實踐低碳生活,就要從注意節(jié)電、節(jié)氣、熄燈一小時等這些點滴做起。有人買運輸里程很短的商品,有人堅持爬樓梯,形形色色,有的很有趣,有的不免有些麻煩。低碳生活可以理解為:減少二氧化碳的排放,就是低能量、低消耗、低開支的生活。但前提是在不降低生活質量的情況下,盡其所能的節(jié)能減排。“節(jié)能減排”,不僅是當今社會的流行語,更是關系到人類未來的戰(zhàn)略選擇。


隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,器件的性能提高,特別是節(jié)能型電源芯片如雨后春筍般涌現(xiàn),加上電路設計的成熟,要設計效率高、待機功耗小的節(jié)能型開關電源已是不太難的事情,設計節(jié)能型開關電源正是適應了節(jié)能減排的需求。


開關電源的發(fā)展史


早期的開關電源由于技術不太成熟、器件性能的局限性,一些電源制造商的參數(shù)做得不太好,像EMC電磁兼容性,難過關、待機功耗較大、效率不太高等。因此減小開關電源的待機功耗、提高開關電源的效率是大有潛力可挖的,是全球電源制造業(yè)共同關注的問題。而所謂的EMC(ElectroMagneticCompatibility),是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個方面的要求:一方面是指設備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。各種運行的電力設備之間以電磁傳導、電磁感應和電磁輻射三種方式彼此關聯(lián)并相互影響,在一定的條件下會對運行的設備和人員造成干擾、影響和危害。20世紀80年代興起的電磁兼容EMC學科以研究和解決這一問題為宗旨,主要是研究和解決干擾的產(chǎn)生、傳播、接收、抑制機理及其相應的測量和計量技術,并在此基礎上根據(jù)技術經(jīng)濟最合理的原則,對產(chǎn)生的干擾水平、抗干擾水平和抑制措施做出明確的規(guī)定,使處于同一電磁環(huán)境的設備都是兼容的,同時又不向該環(huán)境中的任何實體引入不能允許的電磁擾動。


綠色開關電源的要求


綠色開關電源的主要內(nèi)容是效率高,待機功耗小。對電源制造商的要求很高,36W的效率要求大于83%,待機功耗要小于0.5W。現(xiàn)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。


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(jīng)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。


由于二次整流管在工作時會產(chǎn)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(lián)尖脈沖吸收網(wǎng)絡R8與C8。


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,由于要通過大電流,故漆包線要粗,圈數(shù)不要太多,以免產(chǎn)生過大的壓降而增大損耗。


DC輸出線在電源適配器中的價格比重較大,不少生產(chǎn)商會降低其載流量而減少成本,結果會使效率得不到保證。


開關電源設計工程師要有深厚的理論功底和豐富的設計經(jīng)驗以及注意設計細節(jié)等才能達到美國加州能源之星法案Ⅳ等級的設計要求。然而,符合“能源之星”的綠色開關電源不一定是優(yōu)質電源,還要求其它參數(shù)符合,綠色開關電源只是在原來的開關電源參數(shù)上提高了有關能效的參數(shù)標準而已。


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