Tehnične metode za zmanjšanje porabe električne energije močnostnih stikalnih napajalnikov
Ker energetska učinkovitost in varstvo okolja postajata vse pomembnejša, imajo ljudje vedno večja pričakovanja glede učinkovitosti stikalnih napajalnikov v stanju pripravljenosti. Stranke zahtevajo, da proizvajalci napajalnikov zagotovijo napajalne izdelke, ki so skladni s standardi zelene energije, kot so BLUEANGEL, ENERGYSTAR in ENERGY2000. Zahteve EU za stikalne napajalnike so točne: do 2005 mora biti poraba energije v stanju pripravljenosti stikalnih napajalnikov z nazivno močjo 0,3W~15W, 15W~50W in 50W~75W nižja od 0,3W, 0,5 W oziroma 0,75 W.
Trenutno, ko večina stikalnih napajalnikov preide iz nazivne obremenitve v majhno obremenitev in stanje pripravljenosti, energetska učinkovitost močno pade in učinkovitost v stanju pripravljenosti ne more izpolniti zahtev. To postavlja nove izzive za načrtovalce napajalnikov.
Analiza porabe električne energije stikalnega napajalnika
Da bi zmanjšali izgubo stikalnega napajanja v stanju pripravljenosti in izboljšali učinkovitost v stanju pripravljenosti, moramo najprej analizirati sestavo izgube stikalnega napajanja. Če za primer vzamemo povratni napajalnik, njegove obratovalne izgube v glavnem vključujejo: izgubo prevodnosti MOSFET-a Izguba prevodnosti MOSFET-a
V stanju pripravljenosti je tok glavnega tokokroga majhen, prevodni čas MOSFET je zelo majhen in vezje deluje v načinu DCM, zato so povezane izgube prevodnosti, izgube sekundarnega usmerjanja itd. majhne. Izgube v tem času so v glavnem posledica parazitskih izgub kapacitivnosti in preklopnih izgub. Sestavljen je iz izgub zaradi prekrivanja in izgub zagonskega upora.
Izguba prekrivanja stikala, izguba krmilnika PWM in njegovega zagonskega upora, izguba izhodnega usmernika, izguba zaščitnega vezja objemke, izguba povratnega vezja itd. Prve tri izgube so sorazmerne s frekvenco, to je sorazmerno s številom preklopov naprave vsakič . Enota za čas.
Metode za izboljšanje učinkovitosti stikalnega napajanja v stanju pripravljenosti
Glede na analizo izgub je razvidno, da lahko izklop začetnega upora, zmanjšanje preklopne frekvence in zmanjšanje števila stikal zmanjša izgube v stanju pripravljenosti in izboljša učinkovitost stanja pripravljenosti. Posebne metode vključujejo: zmanjšanje taktne frekvence; preklop iz visokofrekvenčnega načina delovanja v nizkofrekvenčni način delovanja, kot je preklop iz kvaziresonančnega načina (QuasiResonant, QR) na pulzno širinsko modulacijo (PulseWidthModulation, PWM), preklop iz pulznoširinske modulacije na pulzno frekvenčno modulacijo (PulseFrequencyModulation). , PFM); Nadzorovan pulzni način (BurstMode).
Odrežite začetni upor
Za povratno napajanje se krmilni čip po zagonu napaja iz pomožnega navitja, padec napetosti na zagonskem uporu pa je približno 300 V. Ob predpostavki, da je vrednost zagonskega upora 47 kΩ, je disipacija moči blizu 2 W. Da bi izboljšali učinkovitost v stanju pripravljenosti, je treba kanal upora po zagonu prekiniti. TOPSWITCH, ICE2DS02G ima v notranjosti posebno zagonsko vezje, ki lahko po zagonu izklopi upor. Če krmilnik nima namenskega zagonskega vezja, lahko zaporedno z zagonskim uporom povežete tudi kondenzator in izgubo po zagonu postopoma zmanjšate na nič. Pomanjkljivost je, da se napajalnik ne more sam ponovno zagnati. Tokokroga ni mogoče ponovno zagnati, dokler vhodna napetost ni odklopljena in kondenzator ni izpraznjen.
