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• 開關(guān)電源" title="綠色開關(guān)電源">綠色開關(guān)電源的設(shè)計要點解讀　

早又叫“綠色開關(guān)電源”,，針對開關(guān)電源的“能源之星”已經(jīng)有了多個版本,，隨著版本的升級，開關(guān)電源的效率越來越高,，待機(jī)功耗越來越小,，但設(shè)計難度也會越來越大。開關(guān)電源的效率一般在滿載輸出功率時測試,，但CEC（美國加州）及“能源之星”規(guī)范中對設(shè)計的平均效率是在負(fù)載的四個測試點進(jìn)行實際測量,，行業(yè)共同關(guān)注的問題。

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)計的成熟,，要設(shè)計效率高,、待機(jī)功耗小的節(jié)能型開關(guān)電源已是不太難的事情，設(shè)計節(jié)能型開關(guān)電源正是適應(yīng)了節(jié)能減排的需求,。近幾年來,，美國“能源之星”的實施對設(shè)計和制造高性能的節(jié)能型開關(guān)電源起到了推波助瀾的作用。

符合“能源之星”的開關(guān)電源又叫“綠色開關(guān)電源”,，針對開關(guān)電源的“能源之星”已經(jīng)有了多個版本,，隨著版本的升級，開關(guān)電源的效率越來越高,，待機(jī)功耗越來越小,，但設(shè)計難度也會越來越大。開關(guān)電源的效率一般在滿載輸出功率時測試,，但CEC（美國加州）及“能源之星”規(guī)范中對設(shè)計的平均效率是在負(fù)載的四個測試點進(jìn)行實際測量,，這四個點是：25%，50%,，75%及1 0 0%,，設(shè)計是有一定難度的,。

現(xiàn)在以圖一的電路圖為例，以美國加州能源之星法案（Ⅳ等級）Table U-2（2008年1月執(zhí)行）為設(shè)計依據(jù)來闡述設(shè)計綠色開關(guān)電源的要點,。美國加州能源之星法案（Ⅳ等級）Table U-2的要求如下：

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

注意2：美國加州“能源之星”是強(qiáng)制執(zhí)行的,，是美國加州地方法規(guī),。進(jìn)入美國加州的商品開關(guān)電源必須遵守這一法規(guī)。我國不少廠商是按照美國加州 “能源之星”法案來設(shè)計和生產(chǎn)綠色開關(guān)電源的,。

圖一所示是輸出為12V3A的并聯(lián)型反激式開關(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加散熱器可滿足要求,。

二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下,，在12V3A輸出時，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肖特基二極管可滿足要求,，但一定要加散熱器,。

電源芯片的功耗越小越好，因為它除了影響整機(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關(guān)電源芯片0B2269AP，其正常工作功耗小于30mW,，工作穩(wěn)定,。

開關(guān)變壓器的損耗是整機(jī)損耗的大頭，它包括銅損和磁損,。簡單復(fù)制人家的優(yōu)質(zhì)開關(guān)變壓器很難做成損耗小的開關(guān)變壓器的,，因為開關(guān)變壓器的損耗是一個復(fù)雜的關(guān)系,，與磁芯的品質(zhì)、設(shè)計,、繞制工藝等有關(guān),。拿設(shè)計反激式開關(guān)變壓器而言，它與工作頻率,、導(dǎo)通時間,、繞制方法、磁隙（磨磁芯）等有關(guān),。開關(guān)變壓器的設(shè)計是設(shè)計開關(guān)電源的核心,，要有高深的理論知識和多年的經(jīng)驗沉淀，優(yōu)秀的開關(guān)電源設(shè)計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)計出效率高于 97%的開關(guān)變壓器。圖一中的開關(guān)變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L,，開關(guān)工作頻率為65KHz，導(dǎo)通時間是0.42T（T是周期）,，初級78圈,，次級8圈，芯片供電繞組9圈,，初級電感量1.2mH,，漏感小于35uH，變壓器的效率可達(dá)96%,，工作時溫升低于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，還會輻射電磁波而使EMC過不了關(guān),。經(jīng)測試,，該網(wǎng)絡(luò)的損耗小于0.4W。要注意,，該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是與電源芯片,、工作頻率,、變壓器的設(shè)計有關(guān)的，不能應(yīng)用于所有開關(guān)電源的電路,。

由于二次整流管在工作時會產(chǎn)生尖脈沖,，在輸出中會疊加雜波，并且還會輻射電磁波而使EMC難過關(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)計也與電源芯片,、開關(guān)頻率,、肖特基二極管的特性、變壓器的設(shè)計有關(guān)的,。

阻波電感L2能使輸出紋波減小,，一般是用漆包線在6毫米粗的磁棒上繞8到16圈。要注意,，由于要通過大電流,，故漆包線要粗，圈數(shù)不要太多,，以免產(chǎn)生過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（圖中未畫）一定要達(dá)到或超過3A,，否則,，由于通過的電流大，可能在DC輸出線上產(chǎn)生的功率損耗是最大的冤大頭,。

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

按照圖一電路參數(shù)設(shè)計的反激式開關(guān)電源,，在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓（220V50Hz正弦交流電）下,，在輸出功率的25％測試時，輸出紋波為 45mVpp,，效率是83.4%,；在輸出功率的50%測試時，輸出紋波為48mVpp,，效率是83.8%,；在輸出功率的7 5%測試時，輸出紋波為53mVpp,，效率是84.5%,；在滿載輸出功率測試時，輸出紋波為58mVpp,，效率是84.8%,。待機(jī)功耗小于0.4W。符合 CEC（美國加州）“能源之星”法案Table U-2（2008年1月執(zhí)行）綠色開關(guān)的要求,。

開關(guān)電源設(shè)計工程師要有深厚的理論功底和豐富的設(shè)計經(jīng)驗以及注意設(shè)計細(xì)節(jié)等才能達(dá)到美國加州能源之星法案Ⅳ等級的設(shè)計要求,。然而，符合“能源之星”的綠色開關(guān)電源不一定是優(yōu)質(zhì)電源,，還要求其它參數(shù)符合,，綠色開關(guān)電源只是在原來的開關(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,，開關(guān)電源的能效要求會越來越高，開關(guān)電源的設(shè)計難度也會越來越大,，這就要求開關(guān)電源設(shè)計工程師不斷更新知識,，熟悉新材料，學(xué)習(xí)新技術(shù),，掌握新工藝,，對技術(shù)精益求精，這樣才能設(shè)計出高品質(zhì)的綠色開關(guān)電源,。