微功率電源的技術(shù)瓶頸與解決方案

各位工程師在電源選型中通常會(huì )盡可能的要求模塊的效率更高、容性負載更大、啟動(dòng)能力更強，但在傳統方案中，這些參數是相互制約無(wú)法都做到最佳，這是微功率電源行業(yè)技術(shù)瓶頸。那么存在最優(yōu)方案嗎？本文為你解答。

傳統的微功率電源模塊采用自激推挽拓撲的電路，各項性能之間的相互制約(如表 1所示：?jiǎn)?dòng)能力與容性負載能力相互加強作用，而與電源轉換效率是相互制約的，啟動(dòng)能力強則電源轉換效率低)，難以均衡、難以采用常規技術(shù)突破，導致成本高、性?xún)r(jià)比低；同時(shí)該拓撲結構電路是無(wú)異常工況保護功能，在電路出現異常工作狀態(tài)時(shí)，會(huì )導致電源模塊損壞，甚至導致災難性的后果，而且行業(yè)內的微功率電源模塊有如下三道難題：

表 1  各性能相互制約表

難題一：輸出短路保護與輸出特性

市面上支持短路保護的電源主要采用兩種方案，但均存在較大的缺陷：

（1）行業(yè)內比較常用的方法是利用變壓器繞組分離的技術(shù)實(shí)現長(cháng)期輸出短路保護功能，但采用這種方式帶來(lái)的后果是大大減低了產(chǎn)品的轉換效率、紋波噪聲較大并且提高了成本；

（2）采用自主磁芯專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現可持續短路保護，但為避免短路時(shí)，后端重載會(huì )導致模塊損壞，因此輸出容性負載能力差。

難題二：?jiǎn)?dòng)能力、容性負載與轉換效率、短路保護功能的相互制約

電源設計中啟動(dòng)能力、容性負載常常與轉換效率相互制約的，目前存在的難點(diǎn)在于：

（1）微功率電源一般采用RC啟動(dòng)方式，啟動(dòng)能力和容性負載能力要強，則需要大的啟動(dòng)電流，導致轉換電路內部的功耗大，輸入與輸出間的轉換效率就低。

（2）同時(shí)VCC容量大，由于模塊內部單獨依靠芯片，內部電流環(huán)將會(huì )引起短路保護，從而導致進(jìn)入保護狀態(tài)，因此必須在容性負載和過(guò)流(及短路保護)之間找一下平衡點(diǎn)。

難題三：滿(mǎn)載及輕載高效率與空載功耗低

電源模塊的效率也是用戶(hù)關(guān)心的參數，其中包括滿(mǎn)載與輕載效率：

（1）開(kāi)關(guān)電源，損耗大部分來(lái)自開(kāi)關(guān)器件(MOSFET和二極管)以及磁芯損耗，負載電阻的消耗是不變的，因此外接負載越小，損耗率越高，輕載效率低；

（2）對于定壓電源模塊的空載電流一般要求低于10mA，而業(yè)界內因技術(shù)局限一般只能做到15-30mA的水平。

在公司提倡“積極傾聽(tīng)客戶(hù)需求、精心構建產(chǎn)品質(zhì)量”的時(shí)代背景，P系列電源模塊的推出是聚焦于解決行業(yè)內小功率電源模塊的難題：容性負載能力差、轉換效率低、無(wú)短路保護功能、靜態(tài)功耗高等等，滿(mǎn)足客戶(hù)的極致體驗。

優(yōu)勢一：自主研發(fā)，IC集成化技術(shù)，性能一致性、高可靠性

ZY定壓系列是傳統的自激推挽電路設計技術(shù)，而P系列采用高度集成化的IC電路方案，可確保產(chǎn)品的性能一致性，減少分立器件本身參數離散性對性能的影響。

優(yōu)勢二：封裝完全兼容，性能跨越性提升

（1）封裝全兼容：為了不影響原有客戶(hù)產(chǎn)品的使用，P系列在封裝、引腳完美兼容ZY系列產(chǎn)品；封裝形式多樣，包括SIP封裝、SMD封裝、DIP封裝，讓客戶(hù)在系統更新?lián)Q代、性能升級過(guò)程中無(wú)需更改原有的PCB；

（2）轉換效率更高：P系列在效率方面表現優(yōu)異，實(shí)現了滿(mǎn)載85%以上的效率，且輕載高達75%以上效率；

（3）更低空載電流：P系列產(chǎn)品的空載功耗，做到5mA以下的空載電流，特別適合于對空載功耗要求極高的應用場(chǎng)合，如便攜式設備等；

（4）工作環(huán)境溫度更寬：P系列產(chǎn)品高溫特性提升了20℃的工作環(huán)境溫度，提升模塊在更惡劣的工作環(huán)境適應能力，保障系統的高可靠性；

（5）實(shí)現持續短路保護：P系列產(chǎn)品有效避免系統前級電源因后級電源的失效而引發(fā)的各種響應，有效阻止系統的災難性發(fā)生，從而提高了整個(gè)系統可靠性；

（6）容性負載能力更強：P系列產(chǎn)品的容性負載能力有了質(zhì)的飛越，如：5V輸出產(chǎn)品的容性負載從220uF直接提升到2400uF，并且可以在CC模式下啟動(dòng)，解決了行業(yè)內可持續短路保護與容性負載能力不可兼得的矛盾，如表 1所示的短路保護功能與啟動(dòng)能力、容性負載相互制約。

圖一

優(yōu)勢三：為保證電源產(chǎn)品性能建設了行業(yè)內一流的測試實(shí)驗室

P系列通過(guò)完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應用于絕大部分復雜惡劣的工業(yè)現場(chǎng)，為用戶(hù)提供穩定、可靠的電源隔離解決方案，如圖二、圖三所示。

圖二

圖三