中心議題：

• 開(kāi)關(guān)電源" title="綠色開(kāi)關(guān)電源">綠色開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)解讀　

早又叫“綠色開(kāi)關(guān)電源”，針對(duì)開(kāi)關(guān)電源的“能源之星”已經(jīng)有了多個(gè)版本,，隨著版本的升級(jí),，開(kāi)關(guān)電源的效率越來(lái)越高,，待機(jī)功耗越來(lái)越小，但設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來(lái)越大,。開(kāi)關(guān)電源的效率一般在滿(mǎn)載輸出功率時(shí)測(cè)試,，但CEC（美國(guó)加州）及“能源之星”規(guī)范中對(duì)設(shè)計(jì)的平均效率是在負(fù)載的四個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，行業(yè)共同關(guān)注的問(wèn)題,。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，器件的性能提高，特別是節(jié)能型電源芯片如雨后春筍般涌現(xiàn),，加上電路設(shè)計(jì)的成熟,，要設(shè)計(jì)效率高、待機(jī)功耗小的節(jié)能型開(kāi)關(guān)電源已是不太難的事情,，設(shè)計(jì)節(jié)能型開(kāi)關(guān)電源正是適應(yīng)了節(jié)能減排的需求,。近幾年來(lái)，美國(guó)“能源之星”的實(shí)施對(duì)設(shè)計(jì)和制造高性能的節(jié)能型開(kāi)關(guān)電源起到了推波助瀾的作用,。

符合“能源之星”的開(kāi)關(guān)電源又叫“綠色開(kāi)關(guān)電源”,，針對(duì)開(kāi)關(guān)電源的“能源之星”已經(jīng)有了多個(gè)版本，隨著版本的升級(jí),，開(kāi)關(guān)電源的效率越來(lái)越高,，待機(jī)功耗越來(lái)越小，但設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來(lái)越大,。開(kāi)關(guān)電源的效率一般在滿(mǎn)載輸出功率時(shí)測(cè)試,，但CEC（美國(guó)加州）及“能源之星”規(guī)范中對(duì)設(shè)計(jì)的平均效率是在負(fù)載的四個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，這四個(gè)點(diǎn)是：25%,，50%,，75%及1 0 0%，設(shè)計(jì)是有一定難度的,。

現(xiàn)在以圖一的電路圖為例,，以美國(guó)加州能源之星法案（Ⅳ等級(jí)）Table U-2（2008年1月執(zhí)行）為設(shè)計(jì)依據(jù)來(lái)闡述設(shè)計(jì)綠色開(kāi)關(guān)電源的要點(diǎn)。美國(guó)加州能源之星法案（Ⅳ等級(jí)）Table U-2的要求如下：

注意1：表中Pn是外置型開(kāi)關(guān)電源的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率,，Ln是自然對(duì)數(shù),。

注意2：美國(guó)加州“能源之星”是強(qiáng)制執(zhí)行的，是美國(guó)加州地方法規(guī),。進(jìn)入美國(guó)加州的商品開(kāi)關(guān)電源必須遵守這一法規(guī),。我國(guó)不少?gòu)S商是按照美國(guó)加州 “能源之星”法案來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)綠色開(kāi)關(guān)電源的。

圖一所示是輸出為12V3A的并聯(lián)型反激式開(kāi)關(guān)電源,，作為14英寸至17英寸的液晶顯示器的電源適配器之用,。
                      
綠色開(kāi)關(guān)電源的主要內(nèi)容是效率高，待機(jī)功耗小。36W的效率要求大于83%,，待機(jī)功耗要小于0.5W?，F(xiàn)在的電源芯片供應(yīng)商提供的一般都是綠色電源芯片，待機(jī)功耗一般都會(huì)很小,。但是,，效率高除了與芯片有關(guān)外，還與其它器件有流＋反向漏電流Idss×反壓,，用6N60加散熱器可滿(mǎn)足要求,。

二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下，在12V3A輸出時(shí),，要求工作耐壓大于輸出電壓的4倍,，工作電流大于輸出電流的3倍，用耐壓60V,，工作電流為16A的SB1660肖特基二極管可滿(mǎn)足要求,，但一定要加散熱器。

電源芯片的功耗越小越好,，因?yàn)樗擞绊懻麢C(jī)效率和待機(jī)功耗外,，還涉及整機(jī)的工作穩(wěn)定性，其功耗越大,，溫升越高,，工作越不穩(wěn)定。如昂寶公司的綠色開(kāi)關(guān)電源芯片0B2269AP,，其正常工作功耗小于30mW,，工作穩(wěn)定。

開(kāi)關(guān)變壓器的損耗是整機(jī)損耗的大頭,，它包括銅損和磁損,。簡(jiǎn)單復(fù)制人家的優(yōu)質(zhì)開(kāi)關(guān)變壓器很難做成損耗小的開(kāi)關(guān)變壓器的，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)變壓器的損耗是一個(gè)復(fù)雜的關(guān)系,，與磁芯的品質(zhì),、設(shè)計(jì)、繞制工藝等有關(guān),。拿設(shè)計(jì)反激式開(kāi)關(guān)變壓器而言,，它與工作頻率、導(dǎo)通時(shí)間,、繞制方法,、磁隙（磨磁芯）等有關(guān)。開(kāi)關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的核心,，要有高深的理論知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)沉淀,，優(yōu)秀的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師在選擇高品質(zhì)的磁芯、結(jié)合先進(jìn)的繞制工藝,，能設(shè)計(jì)出效率高于 97%的開(kāi)關(guān)變壓器,。圖一中的開(kāi)關(guān)變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L，開(kāi)關(guān)工作頻率為65KHz,，導(dǎo)通時(shí)間是0.42T（T是周期）,，初級(jí)78圈，次級(jí)8圈,，芯片供電繞組9圈,，初級(jí)電感量1.2mH，漏感小于35uH,，變壓器的效率可達(dá)96%,，工作時(shí)溫升低于60℃。阻尼吸收網(wǎng)絡(luò)由R2,、C3,、D1 組成，D1用UF4007,，C3用1000V4700PF的高壓瓷片電容器,，R2為120K2W的電阻，R2與C3配合得好,，脈沖吸收效果明顯,，R2與 C3失配太多，不但損耗加大,，還會(huì)輻射電磁波而使EMC過(guò)不了關(guān),。經(jīng)測(cè)試，該網(wǎng)絡(luò)的損耗小于0.4W,。要注意,，該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是與電源芯片、工作頻率,、變壓器的設(shè)計(jì)有關(guān)的,，不能應(yīng)用于所有開(kāi)關(guān)電源的電路。

由于二次整流管在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生尖脈沖,，在輸出中會(huì)疊加雜波,，并且還會(huì)輻射電磁波而使EMC難過(guò)關(guān)，故要在二極管兩端并聯(lián)尖脈沖吸收網(wǎng)絡(luò)R8與 C8,，圖一中C8為22000PF100V的瓷片電容,、R8為56歐姆0.5W的碳膜電阻，此吸收網(wǎng)絡(luò)也是有一定功耗的,，C8越大R8越小,，損耗越大,。

圖一尖脈沖吸收網(wǎng)絡(luò)的功率損耗小于0.25W。同樣要注意,，吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)也與電源芯片,、開(kāi)關(guān)頻率、肖特基二極管的特性,、變壓器的設(shè)計(jì)有關(guān)的,。

阻波電感L2能使輸出紋波減小，一般是用漆包線(xiàn)在6毫米粗的磁棒上繞8到16圈,。要注意,，由于要通過(guò)大電流，故漆包線(xiàn)要粗,，圈數(shù)不要太多,，以免產(chǎn)生過(guò)大的壓降而增大損耗。圖一中的L2的電感量為12uH,，用粗0.8毫米的漆包線(xiàn)繞制,，至于繞多少圈，要視磁棒的磁材料參數(shù)而定,。

L2的設(shè)計(jì)與電源的工作頻率,、輸出電流有關(guān)。特別提醒大家注意的是,，DC輸出線(xiàn)（圖中未畫(huà)）一定要達(dá)到或超過(guò)3A,，否則，由于通過(guò)的電流大,，可能在DC輸出線(xiàn)上產(chǎn)生的功率損耗是最大的冤大頭,。

DC輸出線(xiàn)在電源適配器中的價(jià)格比重較大，不少生產(chǎn)商會(huì)降低其載流量而減少成本,，結(jié)果會(huì)使效率得不到保證,。

按照?qǐng)D一電路參數(shù)設(shè)計(jì)的反激式開(kāi)關(guān)電源，在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓（220V50Hz正弦交流電）下,，在輸出功率的25％測(cè)試時(shí),，輸出紋波為 45mVpp，效率是83.4%,；在輸出功率的50%測(cè)試時(shí),，輸出紋波為48mVpp，效率是83.8%,；在輸出功率的7 5%測(cè)試時(shí),，輸出紋波為53mVpp，效率是84.5%,；在滿(mǎn)載輸出功率測(cè)試時(shí),，輸出紋波為58mVpp,，效率是84.8%。待機(jī)功耗小于0.4W,。符合 CEC（美國(guó)加州）“能源之星”法案Table U-2（2008年1月執(zhí)行）綠色開(kāi)關(guān)的要求,。

開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師要有深厚的理論功底和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及注意設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)等才能達(dá)到美國(guó)加州能源之星法案Ⅳ等級(jí)的設(shè)計(jì)要求。然而,，符合“能源之星”的綠色開(kāi)關(guān)電源不一定是優(yōu)質(zhì)電源，還要求其它參數(shù)符合,，綠色開(kāi)關(guān)電源只是在原來(lái)的開(kāi)關(guān)電源參數(shù)上提高了有關(guān)能效的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)而已,。

隨著人們低碳生活的需求，開(kāi)關(guān)電源的能效要求會(huì)越來(lái)越高,，開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來(lái)越大,，這就要求開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師不斷更新知識(shí)，熟悉新材料,，學(xué)習(xí)新技術(shù),，掌握新工藝，對(duì)技術(shù)精益求精,，這樣才能設(shè)計(jì)出高品質(zhì)的綠色開(kāi)關(guān)電源,。