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提高電源適配器效率的有效方法

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提高電源適配器效率的有效方法

一、輸入濾波與整流電路

1、共模電感損耗相關(guān)因素

(1)線經(jīng)大小   (2)磁環(huán)材料    (3)繞法

 計(jì)算公式:匝數(shù)=  √  L/ A

電感與額定電流的關(guān)系:

額定電流(A):  1   3   6   10   12   15

電感量(mH):    8-23    2-4    0.4-0.8      0.2-0.3      0.1-0.15        0.0-0.08

2、安規(guī)電容(X電容與Y電容)   總?cè)萘俊?.47uF,否則漏電流會(huì)超0.5mA

Emc測(cè)試中如果通不過(guò),可以在安規(guī)電容的引腳上加磁珠,或適當(dāng)提高電容量。

X電容容量范圍:0.01---0.47uF/250V---280VAC

Y電容范圍:2200PF---0.1uF、250V-280VAc

3、整流橋:其電流=(3-5)倍電源適配器輸出電流,或以采用并聯(lián)整流橋的方式降低發(fā)熱損耗。

 選擇原則(1)正向?qū)▔航敌。唬?)反向耐壓2倍整流輸出電壓;(3)反向恢復(fù)快;

I=P0/VdcE,  (E:整流效率,Vdc:整流器輸出電壓,P0:輸出功率)

4、輸入濾波電容:

(1)耐壓Uc>=1.5*1.414Ui;   

(2)頻率特性好;

(3)低ESR內(nèi)阻;

(4)容量:C=0.88-3.6uF/W

   能承受紋波電流大,體積小的電解電容。

(5)溫度特性好:-40℃---105℃;

(6)漏電流;

(7)長(zhǎng)壽命。

 

二、歐規(guī)電源適配器功率因素PFC電路:

(1)開(kāi)關(guān)損耗:包括提升二極管與開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗;由二極管的反向恢復(fù)時(shí)間與電流,開(kāi)關(guān)MOS管的存儲(chǔ)電荷與分布參數(shù)決定;

(2)導(dǎo)通損耗:二極管的正向?qū)щ妷号c開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻決定;

(3)升壓電感損耗:磁性損耗(鐵損)和銅損組成。由于連續(xù)模式提升二極管的耐流2倍于斷續(xù)模式,小功率電源常用斷續(xù)模式或臨界模式,以盡可能減小開(kāi)關(guān)損耗。選擇更高額定電流值的二極秋與MOS管以降低導(dǎo)通損耗。

(4)單級(jí)Pfc電感設(shè)計(jì):

        L=(1.41Vs*Ton = 5*Vs*Vs*E*Ton/Po ;    其中Ton=0.673T ,T=1/f,   Vs為最低輸入電壓有效值,En:效率

        PFC電容Co=429*10-6*Iav,  Iav=2Po/E(Vo+300);   

(5)交錯(cuò)PFC電感設(shè)計(jì):

       L1=L2=Vin*1.414*Dp/(I1-I2) *fs= 90*1.414*0.68/5.4fs,   其中fs為振蕩頻率, (I1-I2)為電流增量。

                            Dp=0.68,  Vin為最低輸入電壓。

 

  三、功率變換部分

  1、開(kāi)關(guān)MOS管: 導(dǎo)通損耗與開(kāi)關(guān)損耗;開(kāi)關(guān)電路使用軟開(kāi)關(guān)工作方式;

(1)選用CoolMOS管;

(2)驅(qū)動(dòng)功率要滿足;

(3)驅(qū)動(dòng)波形上升沿要求陡;

(4)驅(qū)動(dòng)串聯(lián)電阻合適,不能太大;

(5)驅(qū)動(dòng)正偏壓合適;

(6)死區(qū)時(shí)間控制合理。

(7)MOS管存儲(chǔ)電荷要??;寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間要短;

(8)耐壓1.5倍VDC;

(9)耐壓4倍工作電流。

 

 

 2、高頻變壓器設(shè)計(jì) :

     磁性元件要考慮:渦流、集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)等產(chǎn)生的附加損耗,它是電壓、電流、頻率、能量、匝數(shù)、漏磁、磁芯氣隙、溫度、加工工藝、材料等的復(fù)合函數(shù)。高頻電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí),按右手定則,將在導(dǎo)線上產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻拇帕€,磁力線也將引起渦流,這樣加大了導(dǎo)線表面電流,抵消了中心電流,這種電流在導(dǎo)線表面流動(dòng),中心無(wú)電流流動(dòng)的現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。

我們選擇磁芯要考慮以下因素:

(1)高磁導(dǎo)率;

(2)矯頑力要小,磁滯損耗要??;

(3)電阻率要高,漫游損耗小;

(4)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 要高;常用的軟磁材料有:鐵氧體、磁粉芯、非晶態(tài)合金。

(5)變壓器的鐵損與銅損要平衡對(duì)待;

(6)盡量選大尺寸的磁芯;

(7)減小漏感,減少各繞組間的絕緣層,增加繞組的高度比,增加繞組的寬度;采用瘦長(zhǎng)磁芯,不用胖磁芯;

(8)用三層絕緣線繞制,采用三明治繞法,不用加膠帶,體積會(huì)小,漏感自然會(huì)小,對(duì)多路輸出電源,一定要使輸出功率最大的一繞組靠近初級(jí)繞組;

(9)磁芯選擇:POT罐形磁芯,導(dǎo)磁好,傳遞能量佳,可大量減小EMI,缺點(diǎn)是散熱不好,溫升高,適合小功率;Rm磁芯耦合能力,散熱效果好,適合100w以上的大功率電源,缺點(diǎn)是空間大;EE磁芯面積大,輸出功率也大,但漏感大,體積大。

(10)以下問(wèn)題應(yīng)避免:?jiǎn)螛O性變換器中,變壓器儲(chǔ)能恢復(fù)不完全,去磁不徹底,變壓器正負(fù)伏秒積不相等,使變壓器出現(xiàn)飽和,我們要避免變壓器電感出現(xiàn)飽和的情況 ;雙極性變換器中,由于驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱,開(kāi)關(guān)參數(shù)不對(duì)稱等原因,等效變壓器的直流偏磁出現(xiàn)飽和,磁感應(yīng)密度Bw取得過(guò)高,變壓器漏感太大;吸收回路參數(shù)選擇不當(dāng);

 

四、提高效率的特殊方法:

1、單管變換器采用準(zhǔn)諧振控制方式;ncp1207

2、有源箍位;

3、隔離變換器的100%的占空比控制方式;IR20865

4、諧振開(kāi)關(guān):IRIS4000

5、輸出同步整流;

6、輸出無(wú)橋PFC;

7、占空比選擇:反激0.5, 正激0.45,其他0.5

8、PCB布局與走線:

(1)輸入與輸出線一定要放在電路的對(duì)面兩頭,互為180度方向放置,切不可90度放置,初次級(jí)間絕緣凈空安全間距8mm,兩地間可Y電容連接,以免發(fā)生共模干擾;

(2)走線平行線不能太長(zhǎng),不允許兩條線互為90度穿過(guò)對(duì)方;所有需要接地的元器件接地焊盤不宜太多,地線不宜太長(zhǎng),應(yīng)該粗而短,并將控制反饋回路包圍起來(lái),輸出線加粗或鍍上一層錫;

(3)控制信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離高頻線路,高壓線與低壓線要有一定間距。

(4)PCB的其它規(guī)則請(qǐng)參考有關(guān)書籍。

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| 發(fā)布時(shí)間:2018.11.01    來(lái)源:電源適配器廠家
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