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詳解:提高電源適配器效率的有效方法

文章來源: 振歡電子 人氣:7174 發(fā)表時間:2020-08-28 10:08:56

一、輸入濾波與整流電路

1、共模電感損耗相關因素

(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)   總容量《0.47uF,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)正向導通壓降?。唬?)反向耐壓2倍整流輸出電壓;(3)反向恢復快;

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)開關損耗:包括提升二極管與開關管的開關損耗;由二極管的反向恢復時間與電流,開關MOS管的存儲電荷與分布參數(shù)決定;

(2)導通損耗:二極管的正向導電壓與開關管的導通電阻決定;

(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,以盡可能減小開關損耗。選擇更高額定電流值的二極秋與MOS管以降低導通損耗。

(4)單級Pfc電感設計:

        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MOS管: 導通損耗與開關損耗;開關電路使用軟開關工作方式;

(1)選用CoolMOS管;

(2)驅動功率要滿足;

(3)驅動波形上升沿要求陡;

(4)驅動串聯(lián)電阻合適,不能太大;

(5)驅動正偏壓合適;

(6)死區(qū)時間控制合理。

(7)MOS管存儲電荷要小;寄生二極管反向恢復時間要短;

(8)耐壓1.5倍VDC;

(9)耐壓4倍工作電流。

 2、高頻變壓器設計 :

     磁性元件要考慮:渦流、集膚效應、鄰近效應等產生的附加損耗,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、材料等的復合函數(shù)。高頻電流通過導線時,按右手定則,將在導線上產生逆時針方向的磁力線,磁力線也將引起渦流,這樣加大了導線表面電流,抵消了中心電流,這種電流在導線表面流動,中心無電流流動的現(xiàn)象稱為趨膚效應。

我們選擇磁芯要考慮以下因素:

(1)高磁導率;

(2)矯頑力要小,磁滯損耗要小;

(3)電阻率要高,漫游損耗??;

(4)飽和磁感應強度 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)以下問題應避免:單極性變換器中,變壓器儲能恢復不完全,去磁不徹底,變壓器正負伏秒積不相等,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,由于驅動不對稱,開關參數(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;

四、提高效率的特殊方法:

1、單管變換器采用準諧振控制方式;ncp1207


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