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EPS的节能设计方案面面观

前言最近几年电源产品已经取得了突破性的进步,但与此同时,当今能源浪费的问题已成为国内外越来越关注的…

前语

  最近几年电源产品现已取得了突破性的前进,但与此一起,当今动力糟蹋的问题已成为国内外越来越重视的问题,杰出的问题包含:运用矿藏燃料的动力资源是有限的,获取动力的本钱也在添加,矿藏燃料的耗费也带来其它负面影响(即环境污染),而可代替动力资源还没有成热。一切的家电产品和电子设备都要耗费电力。不断增加的个人用电子产品经过运用适配器和充电器——外部电源(EPS)——也在耗费动力外部电源。

  那每年究竟耗费多少动力呢? 动力糟蹋的数量:预算的每年出售的EPS为10亿个以上;预算的正在运用的EPS为100亿个低效线性电源所占EPS的%欠为46%(简直一半)。如,世界上某发达国家每年EPS糟蹋的动力30 to 60BkW-小时,约糟蹋25-50亿美金,它等效于26个中等规划的电厂!

  1 节能理念来推进或从头规划

  电源在轻载时的高功率是关键因素。作业形式的功率是当电源作业在25%、50%、75%及100%负载时功率的均匀值:在整个负载规模内继续的高功率比重载时的高功率愈加剧要;最抱负的操控计划是随负载的下降频率也相应地下降。

  为了处理电源体系供给更高的能量运用功率,世界上公布了许多规范,如世界动力署“1W计划”、美国新版动力之星、美国80 PLUS等。那有哪些新的EPS能效规范?

  新的外部电源(EPS)能效规范:适用于一切功率从小于1W到250W的单路输出的外部电源(EPS);等同于EnergyStar(EPA)规范(CEC,CECP,AGO,EU);一起适用于AC-DC和AC-AC适配器及充电器;美国其它的州也会用此的规范/法规正在进行中;我国CECP规范从2005年1月1日开端收效;在澳大利亚从2006年4月1日开端收效;欧盟从2007年1月1日也将选用规范中作业形式时的相应规则。

  跟着这些新规范的出台,对电源规划有了新的应战。为此,需求有新的行动来面临新的应战。首先是那就是要用节能理念来推进或从头规划。即节能已成为一个重要的规划要求;当今60%的现有计划都无法满意新规范的要求;关于外部电源(EPS)的节能规范现已公布;不少公司新推出的产品系列能令您的规划契合一切日前及提议中的规范。再则要用新技能来应对规划应战,如为了下降待机形式的能耗,安森美半导体则侧重于其他技能,如跳周期待机形式,PWM操控器主控PFC(轻载时关断PFC以下降待机能耗)。此外,将许多新技能和功用集成到芯片内,如DDS(动态自供电)、频率抖动、Soxy-less(无线圈去磁检测)等,可起到简化外围电路规划的效果,也相应减少了功率损耗值此仅就挑选节能芯片和运用运用智能电源办理技能节省动力二个方面来研对。

  2 节能芯片的挑选

  2.1 LinkSwitch-LP器材特色及作业方法

  LinkSwitch-LP系列的产品特性:易于规划、外围元件数目很少的处理计划;原边电路操控器在负载超越峰值功率点时约束了输出电流——无需电流检测电阻;完善的毛病维护——过热、短路及开环;可在通用输入电压规模(85-265VAC)内操作;图1为典型运用的非而简化电路(a)及输出特性(b)。杰出的特色是节能技能:无需任何附加元件,轻松到达全球一切的节能规范;在265VAC输入时的空载能耗150mW;开/关操控可在极轻负载时具有稳定的功率——是到达强制性CEC规范的抱负挑选。

  从图1可知那就是:频率抖动下降了EMI,选用简略的EMI滤波;电感即用于滤波又用于保险丝功用,见图1中A点部分;内部高压恒流源省去了发动和偏置电路,见图1中B点部分; 内部电流检测电路省去了外围的电流检测电阻见图1中c点部分;严厉的器材参数公役,低的限流点,答应初级绕组上不运用箱位电路,见图1中D点部分;低本钱的变压器反应稳压,见图1中E点部分;输出电压由分压电阻决议,有准确的FB脚电压见,图1中F点部分;开/关操作不需求频率补偿元件,见图1中G点部分。针对有最低本钱要求,且对恒压/恒流要求宽松的运用进行了优化。

  2.2 典型运用

  图2显现的是一个典型的用LNK564%&&&&&%构成的6V330mA恒压/恒流(CV/CC)输出电源电路的代替计划。值此对计划特色作一剖析。

  2.2.1 输入电路

  AC输入差模滤波可由C1和L1构成的极低本钱的输入滤波器得以完成。LNK564的频率抖动特性省去输入pi(C、L、C)滤波元件,仅需求一个大容量电容。加上一个套管还可使输入电感L1既用作保险丝,又用作一个滤波元件。这一简略的Filterfuse(滤波保险丝)输入级更进一步地下降了体系本钱。

  另一个可选计划是用一个保险丝电阻RFl来供给保险丝的功用。

  在某些运用中假如答应EMI的裕量较低及/或下降的输入耐浪涌才能,那么能够从中线上取掉输入二极管D2。在这类运用中,D1需求是一个耐压为800V的二极管。

  2.2.2 关于LNK564开/关操控

  该规划选用简略的偏置绕组(T1脉冲变压器/1.2)电压反应方法,由LNK564进行开/关操控。当开关封闭时,由R1及R2构成的电阻分压器决议了脉冲变压器T1偏置绕组上的输出电压。在V/I曲线(见图1(b))上的恒压作业区域,LNK564器材使能/制止开关周期以保持FB引脚的电压为1.69V。二极管D3及低本钱陶瓷电容C3供给初级反应绕组(T1/3.4)电压的整流滤波功用。当加剧的负载超出稳定功率阈值,FB引脚电压开端随电源输出电压的下降而下降。内部振荡器频率在这一区域内线性下降,直到到达发动频率50%停止。当FB引脚电压下降到低于主动重发动阈值(FB引脚一般为0.8V,这相当于电源输出电压在1V到1.5V之间),电源将关断100ms,然后再从头敞开100ms。它将会继续进行这一作业形式直到FB脚超越主动重发动阈值。这一功用在输出短路的情况下可下降均匀输出电流。

  该计划中,可将C3提高到0.47mF或更高来进一步下降空载耗。

  因为LNK564中运用了限流调理技能然后使得限流点公役十分准确,一起选用较新的变压器结构技能得以在初级电路中完成无箝位电路的规划。峰值漏极电压在265VAC输入时能够操控在550V之下,对700V耐压(BVDss)的MOSFET管来说有十分大的裕量。

  2.2.3 输出电路管的挑选

  输出的整流滤波由输出整流管D4和滤波%&&&&&%C5来完成。

  因为主动重发动特性,均匀短路输出电流大大低于1A,因此能够运用低本钱的D4整流管。输出电路只要能处理电源输出短路时的继续短路电流就能够了。二极管D4为超快康复型二极管,用来优化输出V/I特性。备选电阻R3作为假负载,在空载输出时将输出电压加以约束。虽然存在这个假负载,空载能耗在265VAC时仍能保持在140mW左右的方针规模内。经过将R3的值提高到2.2kW或更高,就可满意更低的空载能耗要求,并一起可将输出电压约束在9V以下。如需求,可将备选的Zener(齐纳)嵌位二极管(VRl)安装在电路板的左边的空白方位以便在开环情况下约束电源最大输出电压。

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