高效节能开关电源的设计要点

低碳生活,对于普通人来说是一种生活态度,同时也成为人们推进潮流的新方式。它给我们提出的是一个“愿不愿意和大家共同创造低碳生活”的问题。 所以我们应该积极提倡并去实践低碳生活,就要从注意节电、节气、熄灯一小时等这些点滴做起。有人买运输里程很短的商品,有人坚持爬楼梯,形形色色,有的很有趣,有的不免有些麻烦。低碳生活可以理解为:减少二氧化碳的排放,就是低能量、低消耗、低开支的生活。但前提是在不降低生活质量的情况下,尽其所能的节能减排。“节能减排”,不仅是当今社会的流行语,更是关系到人类未来的战略选择。
随着现代科学技术的发展,器件的性能提高,特别是节能型电源芯片如雨后春笋般涌现,加上电路设计的成熟,要设计效率高、待机功耗小的节能型开关电源已是不太难的事情,设计节能型开关电源正是适应了节能减排的需求。

开关电源的发展史
      早期的开关电源由于技术不太成熟、器件性能的局限性,一些电源制造商的参数做得不太好,像EMC电磁兼容性,难过关、待机功耗较大、效率不太高等。因此减小开关电源的待机功耗、提高开关电源的效率是大有潜力可挖的,是全球电源制造业共同关注的问题。而所谓的EMC(Electro Magnetic Compatibility),是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响,在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨,主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术,并在此基础上根据技术经济最合理的原则,对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定,使处于同一电磁环境的设备都是兼容的,同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。

 绿色开关电源的要求
        绿色开关电源的主要内容是效率高,待机功耗小。对电源制造商的要求很高,36W的效率要求大于83%,待机功耗要小于0.5W。现在的电源芯片供应商提供的一般都是绿色电源芯片,待机功耗一般都会很小。但是,效率高除了与芯片有关外,还与其它器件有流+反向漏电流Idss×反压,用6N60加散热器可满足要求。


      二次整流管工作在高频脉冲状态下,在12V3A输出时,要求工作耐压大于输出电压的4倍,工作电流大于输出电流的3倍,用耐压60V,工作电流为16A的SB1660肖特基二极管可满足要求,但一定要加散热器。


       电源芯片的功耗越小越好,因为它除了影响整机效率和待机功耗外,还涉及整机的工作稳定性,其功耗越大,温升越高,工作越不稳定。


开关变压器的设计是设计开关电源的核心,要有高深的理论知识和多年的经验沉淀,优秀的开关电源设计工程师在选择高品质的磁芯、结合先进的绕制工艺,能设计出效率高于97%的开关变压器。   


由于二次整流管在工作时会产生尖脉冲,在输出中会叠加杂波,并且还会辐射电磁波而使EMC难过关,故要在二极管两端并联尖脉冲吸收网络R8与C8。


       阻波电感L2能使输出纹波减小,一般是用漆包线在6毫米粗的磁棒上绕8到16圈。要注意,由于要通过大电流,故漆包线要粗,圈数不要太多,以免产生过大的压降而增大损耗。

       DC输出线在电源适配器中的价格比重较大,不少生产商会降低其载流量而减少成本,结果会使效率得不到保证。
   
       开关电源设计工程师要有深厚的理论功底和丰富的设计经验以及注意设计细节等才能达到美国加州能源之星法案Ⅳ等级的设计要求。然而,符合“能源之星”的绿色开关电源不一定是优质电源,还要求其它参数符合,绿色开关电源只是在原来的开关电源参数上提高了有关能效的参数标准而已。