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,否則漏電流會超0.5mA Emc測試中如果通不過,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?;?)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)長壽命。
二、歐規(guī)電源適配器功率因素PFC電路: (1)開關(guān)損耗:包括提升二極管與開關(guān)管的開關(guān)損耗;由二極管的反向恢復(fù)時間與電流,開關(guān)MOS管的存儲電荷與分布參數(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Pfc電感設(shè)計: 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PFC電感設(shè)計: 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、開關(guān)MOS管: 導(dǎo)通損耗與開關(guān)損耗;開關(guān)電路使用軟開關(guān)工作方式; (1)選用CoolMOS管; (2)驅(qū)動功率要滿足; (3)驅(qū)動波形上升沿要求陡; (4)驅(qū)動串聯(lián)電阻合適,不能太大; (5)驅(qū)動正偏壓合適; (6)死區(qū)時間控制合理。 (7)MOS管存儲電荷要??;寄生二極管反向恢復(fù)時間要短; (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 : 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)。高頻電流通過導(dǎo)線時,按右手定則,將在導(dǎo)線上產(chǎn)生逆時針方向的磁力線,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,中心無電流流動的現(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,體積會小,漏感自然會小,對多路輸出電源,一定要使輸出功率最大的一繞組靠近初級繞組; (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)以下問題應(yīng)避免:單極性變換器中,變壓器儲能恢復(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)動不對稱,開關(guān)參數(shù)不對稱等原因,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、諧振開關(guān):IRIS4000 5、輸出同步整流; 6、輸出無橋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面兩頭,互為180度方向放置,切不可90度放置,初次級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,不允許兩條線互為90度穿過對方;所有需要接地的元器件接地焊盤不宜太多,地線不宜太長,應(yīng)該粗而短,并將控制反饋回路包圍起來,輸出線加粗或鍍上一層錫; (3)控制信號線應(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)則請參考有關(guān)書籍。
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| 發(fā)布時間:2018.11.01 來源:電源適配器廠家 |
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