提高開(kāi)關(guān)電源待機效率的方法

摘要：分析了開(kāi)關(guān)電源待機損耗的構成，介紹了幾種提高開(kāi)關(guān)電源待機效率的方法。 敘詞：開(kāi)關(guān)電源，待機效率，降頻 ，可控脈沖模式 Abstract：The composing of standby power loss of switch mode power supply(SMPS) is analyzed, and several ways to improve standby efficiency of SMPS are introduced. Keyword：SMPS, standby efficiency, reducing frequency, burst mode
1　引言

　　隨著(zhù)能源效率和環(huán)保的日益重要，人們對開(kāi)關(guān)電源待機效率期望越來(lái)越高，客戶(hù)要求電源制造商提供的電源產(chǎn)品能滿(mǎn)足BLUE ANGEL,ENERGY STAR, ENERGY 2000等綠色能源標準，而歐盟對開(kāi)關(guān)電源的要求是：到2005年，額定功率為0.3W~15W，15W~50W和50W~75W的開(kāi)關(guān)電源，待機功耗需分別小于0.3W，0.5W和0.75W。而目前大多數開(kāi)關(guān)電源由額定負載轉入輕載和待機狀態(tài)時(shí)，電源效率急劇下降,待機效率不能滿(mǎn)足要求。這就給電源設計工程師們提出了新的挑戰。

2　開(kāi)關(guān)電源功耗分析

　　要減小開(kāi)關(guān)電源待機損耗，提高待機效率，首先要分析開(kāi)關(guān)電源損耗的構成。以反激式電源為例，其工作損耗主要表現為：MOSFET導通損耗，MOSFET寄生電容損耗，開(kāi)關(guān)交疊損耗，PWM控制器及其啟動(dòng)電阻損耗，輸出整流管損耗，箝位保護電路損耗，反饋電路損耗等。其中前三個(gè)損耗與頻率成正比關(guān)系，即與單位時(shí)間內器件開(kāi)關(guān)次數成正比。

在待機狀態(tài)，主電路電流較小，MOSFET導通時(shí)間ton很小，電路工作在DCM模式，故相關(guān)的導通損耗，次級整流管損耗等較小，此時(shí)損耗主要由寄生電容損耗和開(kāi)關(guān)交疊損耗和啟動(dòng)電阻損耗構成。

3　提高待機效率的方法

　　根據損耗分析可知，切斷啟動(dòng)電阻，降低開(kāi)關(guān)頻率，減小開(kāi)關(guān)次數可減小待機損耗，提高待機效率。具體的方法有：降低時(shí)鐘頻率；由高頻工作模式切換至低頻工作模式，如準諧振模式（Quasi Resonant，QR）切換至脈寬調制（Pulse Width Modulation，PWM）, 脈寬調制切換至脈沖頻率調制（Pulse Frequency Modulation, PFM）；可控脈沖模式（Burst Mode）。

3.1 切斷啟動(dòng)電阻

　　對于反激式電源，啟動(dòng)后控制芯片由輔助繞組供電，啟動(dòng)電阻上壓降為300V左右。設啟動(dòng)電阻取值為47kΩ，消耗功率將近2W。要改善待機效率，必須在啟動(dòng)后將該電阻通道切斷。TOPSWITCH，ICE2DS02G內部設有專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)電路，可在啟動(dòng)后關(guān)閉該電阻。若控制器沒(méi)有專(zhuān)門(mén)啟動(dòng)電路，也可在啟動(dòng)電阻串接電容，其啟動(dòng)后的損耗可逐漸下降至零。缺點(diǎn)是電源不能自重啟，只有斷開(kāi)輸入電壓，使電容放電后才能再次啟動(dòng)電路。而圖1所示的啟動(dòng)電路，則可避免以上問(wèn)題，而且該電路功耗僅為0.03W。不過(guò)電路增加了復雜度和成本。

圖1 UC3842反激式電源啟動(dòng)電路