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          基于創(chuàng)新器件的超低功耗的開關(guān)電源設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2012-09-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          現(xiàn)在,許多消費(fèi)類產(chǎn)品OEM制造商所生產(chǎn)的電子設(shè)備都具有待機(jī),但真正的目標(biāo)還是要盡可能地接近零。Power Integrations新推出的兩款高壓MOSFET可以幫助師將電路中的耗能元件隔離開,從而達(dá)到優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)零空載的目的。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/176222.htm

            消除待機(jī)功率

            此類電量的節(jié)省會(huì)對(duì)整個(gè)國家的發(fā)電站配備要求產(chǎn)生直接影響,并且,它已成為各監(jiān)管機(jī)構(gòu)所頒布的能效法規(guī)中的關(guān)鍵內(nèi)容。以電視機(jī)接收器為例,包括能源之星和歐盟生態(tài)標(biāo)簽(EU Eco-Label)在內(nèi)的眾多能效計(jì)劃現(xiàn)在都將最大待機(jī)功耗規(guī)定為1瓦。作為其節(jié)能計(jì)劃的組成部分,歐盟委員會(huì)已針對(duì)用能產(chǎn)品(EuP)的待機(jī)和關(guān)斷模式損耗頒布了用能產(chǎn)品指令Lot 6。Lot 6于2009年初生效,其要求比以往更為嚴(yán)格。自2010年起,新產(chǎn)品的待機(jī)功耗必須低于1瓦。到2011年,具體數(shù)值將進(jìn)一步減小,輸出功率≤ 51W的適配器將降至300mW,輸出功率> 51W的適配器將降至500mW。

            功耗的

            如今的控制器IC已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)的水平,設(shè)計(jì)周密,足以滿足待機(jī)功耗標(biāo)準(zhǔn)。電源設(shè)計(jì)師只需遵循應(yīng)用指南即可獲得可接受的設(shè)計(jì)。但要想使待機(jī)功耗達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的十分之一或更低,則需要更加關(guān)注細(xì)節(jié)。必須對(duì)每個(gè)電源元件進(jìn)行優(yōu)化,使每次調(diào)整都能節(jié)省一定的功耗。圖1所示為典型反激式設(shè)計(jì)中需要優(yōu)化的區(qū)域。

          用Power Integrations的TOPSwitch-HX優(yōu)化過的開關(guān)電源 www.elecfans.com


            圖1:用Power Integrations的TOPSwitch-HX優(yōu)化過的開關(guān)電源。

            這款20W電源(DER-188)能夠在0.3W輸入功率下提供0.2W的待機(jī)輸出功率,在230VAC下的空載功耗極低,小于100mW。但是,如果要進(jìn)一步降低待機(jī)功率,使其盡可能接近零,該怎么辦呢?

            首先會(huì)想到的元件是輸入濾波器。該元件始終與市電電源直接相連,因此這里的任何電流消耗都必須消除。電阻R1和R2也比較突出,因?yàn)樗鼈冎苯涌缃釉谳斎雰啥耍遗cX電容C1并聯(lián)。如果電源已斷電,斷開瞬間的市電電壓會(huì)保留為電容中的直流電荷,因此存在于電源插頭引腳。由于存在潛在的電擊風(fēng)險(xiǎn),安規(guī)機(jī)構(gòu)規(guī)定電容值高于100nF的電容的自動(dòng)放電時(shí)間常數(shù)必須小于1秒。電阻R1和R2的作用就是對(duì)電容C1進(jìn)行放電。這兩個(gè)電阻通常以串聯(lián)方式連接,以便達(dá)到安規(guī)機(jī)構(gòu)的單點(diǎn)故障測試要求。

            從功率預(yù)算的角度來看,這些電阻的存在是極不適宜的,因?yàn)闊o論電源是否工作,它們都會(huì)持續(xù)消耗功率。在所示的應(yīng)用中,輸入濾波器使用100nF的電容C1設(shè)計(jì)而成,因此不需要使用這些電阻。但增大電容容量有很大的益處:可以相應(yīng)減小扼流圈L1,從而節(jié)省尺寸、重量和成本。但對(duì)于1μF的電容來說,R1和R2的總值將必須達(dá)到1M?的最大值。在230VAC輸入下,電阻將連續(xù)消耗53mW的功率。

            消除電流消耗

            要想實(shí)現(xiàn)待機(jī)電流接近零的目標(biāo),就必須找到能消除R1和R2連續(xù)電流消耗的解決方案。Power Integrations新推出的CAPZero IC可以輕松實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。圖2所示為CAPZero在典型應(yīng)用中的使用情況。

            

          CAPZero的典型應(yīng)用 www.elecfans.com

            圖2:CAPZero的典型應(yīng)用。

            每款CAPZero均采用集成AC損耗檢測器和背靠背MOSFET的SO-8封裝。當(dāng)存在AC輸入電壓時(shí),CAPZero保持關(guān)閉狀態(tài),阻擋電流進(jìn)入放電通路,消除功率損耗。AC電壓消失后,CAPZero開啟,接通電阻,允許輸入濾波電容放電。CAPZero通過AC線路自行供電,在230 VAC輸入時(shí)功耗低于5 mW。

            CAPZero有兩種電壓等級(jí)(825V和1kV)和八個(gè)電流額定值(從0.25mA到2.5mA)。在直接跨接市電電源的情況下,CAPZero的高壓浪涌抵抗能力顯得至關(guān)重要。在大部分消費(fèi)類產(chǎn)品應(yīng)用中,825V CAPZero可以與金屬氧化物壓敏電阻(MOV)一起使用。對(duì)于浪涌要求高達(dá)3kV的應(yīng)用,可以將1kV CAPZero與MOV配合使用。

            圖3描述了CAPZero器件在極端條件下的工作情況。在該測試中,AC輸入連接松散,以便在觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧。測試表明,CAPZero器件不會(huì)因電弧的發(fā)生而保持“鎖存關(guān)斷”,而且,它可以準(zhǔn)確檢測AC功率損耗并在AC斷電后對(duì)X電容進(jìn)行安全放電。

            

          CAPZero 265 VAC/50 Hz,空載;VIN 100 V/div www.elecfans.com

            圖3:CAPZero 265 VAC/50 Hz,空載;VIN 100 V/div。


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