TOP1---《高效率电源(如何进一步降低损耗)》读书笔记.docx

如何进一步提高电源的效率要想提高开关电源的效率首先要清楚开关电源中都有哪些损耗？哪些损耗是可以降低的？开关电源的损耗大致为：①输入整流器损耗②开关损耗③缓冲电路的损耗④导通损耗⑤控制，检测驱动的损耗⑥保护电路的损耗⑦变压器和电感的损耗⑧滤波电容器的损耗⑨多级电源变换的损耗⑩不合理控制方式的损耗与线路损耗注：除输入整流器的损耗基本上不能降低，不存在提高效率的各种措施外，其他的损耗均有可能设法降低！提高开关电源效率的发展过程大致为：利用软开关降低开关管的开关损耗；采用同步整流器降低低压输出的整流器导通损耗；采用低功耗控制集成电路芯片控制电路损耗；采用无附加电路的零电压/零电流开关，消除软开关的附加电路的损耗，采用零电压/零电流开关同步整流器降低同步整流器的开关损耗和栅极驱动损耗；采用条周期控制方式降低轻载和待机损耗。所采用的方法大致为：无缘无损电路、同步整流器、低功耗控制芯片、全桥移相零电压开关、有源箝位、各种谐振变换器、跳周期、零电压与零电流开关、直流母线变换器、采用合理的控制方式等。传统的开关电源效率很难有质的提高。最主要的原因是主电路的电路拓扑形式与控制方式的制约，因此要想设计出高效率的电源就应该更新设计理念。如地哪路拓扑观念的更新、控制方式的更新、原有电路所隐含的特性的挖掘、新器件的应用；除此之外，经典控制芯片的巧妙应用也具有很高的应用价值，采用新型控制芯片，并合理利用，那样整个效率有大大的提高。若想大幅度提高开关电源的效率，仅仅从常规开关电源的芯片基础上来改进是很难的，需要采用先进的控制芯片和电路的拓扑，如反激式开关电源采用准谐振工作模式，桥式变换器采用零电压开关的控制模式等高效率电源远离和设计。第一章 常规开关电源的损耗分析常规开关电源的主要结构：输入整流与滤波，高频逆变部分，输出整流与滤波以及控制与保护的分。第一节 输入与整流滤波作用：完成交流道直流转换功能，抑制开关电源产生的电磁干扰进入电网；抑制电路的浪涌电流；抑制瞬态过压。主要结构：浪涌电流抑制，电源滤波器，输入整流器，功率因数校正，输入整流滤波电容。（1）输入浪涌电流抑制电路的损耗通常采用负温度系数热敏电阻加以抑制。这个负温度系数热敏电阻通常要消耗大约0.5---2w的功耗。除此之外还要考虑熔丝（保险管）自身的损耗。（2）电源滤波器的损耗主要是共模电感绕组的电阻产生的损耗，如果有差模电感，损耗也会由差模电感绕组的电阻产生。通常这两项的损耗不大，但在高效率开关电源中，他们的发热也会体现出来。电源滤波器中的X、Y电容器的损耗非常低，可以忽略不计。（3）输入整流器的损耗常规整流器多为桥式整流器，每半个周期回路中有两个整流二极管导电，在没有PFC的状态下，整流二极管的通态有效值电压和电流将高于具有PFC功能的整流电路的通态有效值电压和电流。因而，在相同输出功率的时候，没有PFC状态下的整流电路的损耗将高于具有PFC功能的整流电路的损耗。对于输出100w的开关电源，整流器的损耗将达到2----3w。（4）滤波电容器的损耗整流滤波电容器的损耗是不能忽略的，这里的损耗是滤波电容器的等效串联电阻ESR与流过滤波电容器的纹波电流有效值平方的乘积而得。这一部分人们通常是不加考虑的，但是实际上这部分的损耗是不可忽略的。例如：输出功率是100w的开关电源，其滤波电容器通常选择100---150uf/400v的电解电容器，而这种规格的电容器的ESR通常在1----2欧姆。在无Pfc整流电路时，滤波电容器将流过约1A的2倍工频纹波电流，如果后面接的是反激电路，那么这个纹波将会更大。第二节PFC的损耗PFC级的损耗主要为PFC的开关损耗、提升二极管的损耗、提升电感的损耗。滤波电容器的损耗已经在前面提出，这里不再分析。（1）PFC开关管的损耗主要分为导通损耗和开关损耗，在开关频率不太高的时候，开关管的栅极驱动损耗是可以忽略的。首先分析PFC电路的工作模式，这个是十分重要的，这里面有三个模式，即电感电流连续和电感电流断续和电感电流临界模式。这三种模式下的，电流是不一样的额，即通过开关管的电流时不一样的。所以这就造成开关管的损耗是不相同的！需要我们去多多注意….选择合适的模式！工作在断续和临界模式的特点：：：可以避开开关管开通过程与提升二极管的反向恢复过程所导致的开关损耗。这样对提升二极管的反向恢复性能的要求将不像电流连续工作模式时的高，缺点是，开关管将流过两倍于电流连续工作模式的电流。对于小功率的开关电源或电子变流器，通常采用电流断续或者电流临界型工作模式，以尽可能减小开关损耗。工作在连续模式的特点：：：对输出功率较大的开关电源，PFC的主功率开关需要工作在电流连续模式，以尽可能降低开关管的电流额定值和开关管的导通损耗，这是电路将对提升二极管有很高的反向恢复特性要求。不仅要求反向恢复时间越短越