[精品]开关电源功耗分析

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1、XI"ZkllACTIOIMPOM/E口ELECT口IUCO..LTOJ开关电源功耗分析摘要：要减小开关电源待机损耗，提高待机效率，首先要分析开关电源损耗的构成。根据损耗分析可知，切断启动电阻，降低开关频率，减小开关次数可减小待机损耗，提高待机效率。木文简要介绍提高开关屯源待机效率的方法。一、引言随着能源效率和环保的日益重要，人们对开关电源待机效率期望越来越高，客户要求电源制造商捉供的电源产品能满足BLUEANGEL,ENERGYSTAR,ENERGY2000等绿色能源标准，而欧盟对开关电源的要求是：到2005年，额

2、定功率为0.3W〜15W,15W〜50W和50W〜75W的开关电源，待机功耗需分别小于0.3W,0.5W和0.75W.而口前大多数开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时，电源效率急剧下降，待机效率不能满足要求。这就给电源设计工程师们提出了新的挑战。二、开关电源功耗分析要减小开关电源待机损耗，提高待机效率，首先要分析开关电源损耗的构成。以反激式电源为例，其工作损耗主要表现为：MOSFET导通损耗，MOSFET寄牛电容损耗，开关交叠损耗，PWM控制器及其启动电阻损耗，输出整流管损耗,箝位保护电路损耗，反馈电路损耗等。其中前

3、三个损耗与频率成正比关系，即与单位时间内器件开关次数成止比。在待机状态，主电路电流较小，MOSFET导通时间ton很小，电路工作在DCM模式，故相关的导通损耗，次级整流管损耗等较小，此吋损耗主要由寄生电容损耗和开关交叠损耗和启动电阻损耗构成。三、提高待机效率的方法根据损耗分析可知，切断启动电阻，降低开关频率，减小开关次数可减小待机损耗，提高待机效率。具体的方法有：降低时钟频率；由高频工作模式切换至低频工作模式，如准谐振模式(QuasiResonant,QR)切换至脉宽调制XI"ZkllACTIOIMPOM/E口ELE

4、CT口IUCO..LTOJ（PulseWidthModulation,PWM）,脉宽调制切换至脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,PFM)；可控脉冲模式(BurstMode)。（一）切断启动电阻对于反激式电源，启动后控制芯片由辅助绕组供电，启动电阻上压降为300V左右。设启动电阻取值为47kQ,消耗功率将近2W.要改善待机效率，必须在启动后将该电阻通道切断。TOPSWITCH,ICE2DS02G内部设冇专门的启动电路，可在启动后关闭该电阻。若控制器没有专门启动电路，也可在启动电阻串接电容,其

5、启动后的损耗可逐渐下降至零。缺点是电源不能自重启，只有断开输入电压，使电容放电后才能再次启动电路。（二）降低时钟频率时钟频率口J平滑下降或突降。平滑下降就是当反馈量超过某一阈值，通过特定模块，实现吋钟频率的线性下降。（三）切换工作模式1.QR-PWM对于工作在高频工作模式的开关电源，在待机时切换至低频工作模式可减小待机损耗。例如，对于准谐振式开关电源（工作频率为几百kHz到几MHz）,可在待机吋切换至低频的脉宽调制控制模式PWM（几十kHz）oIRIS40xx芯片就是通过QR与PWM切换来提高待机效率的。当电源处于轻载

6、和待机时候，辅助绕组电压较小，Q1关断，谐振信号不能传输至FB端，FB电压小于芯片内部的一个门限电压，不能触发准谐振模式，电路则工作在更低频的脉宽调制控制模式。2.PWM—PFM对于额定功率时工作在PWM模式的开关电源，也可以通过切换至PFM模式提高待机效率，即固定开通时间，调节关断时间，负载越低，关断时间越长,工作频率也越低。XI"ZkllACTIOIMPOM/E口ELECT口IUCO..LTOJ通过降低时钟频率和切换工作模式实现降低待机工作频率，提高待机效率,可保持控制器一直在运作，在整个负载范围中，输出都能被妥

7、善的调节。即使负载从零激增至满负载的情况下，能够快速反应，反之亦然。输出电压降和过冲值都保持在允许范围内。(四)可控脉冲模式(BurstModc)口J控脉冲模式，也口J称为跳周期控制模式(SkipCycleMode)是指当处于轻载或待机条件吋，由周期比PWM控制器吋钟周期大的信号控制电路某一环节，使得PWM的输出脉冲周期性的有效或失效。当实现恒定频率下通过减小开关次数，增大占空比来捉高轻载和待机的效率。该信号可以加在反馈通道，PWM信号输出通道，PWM芯片的使能引脚或者是芯片内部模块NCP1200的内部跳周期模块，在反

8、馈检测脚FB的电压低于1.2V(该值可编程)时，跳周期比较器控制Q触发器，使输出关闭若干时钟周期，也即跳过若干个周期，负载越轻，跳过的周期也越多。为免音频噪音，只有在峰值电流降至某个设定值时，跳周期模式才有效。而FSD200则是通过控制内部驱动器实现可控脉冲模式，即将脚的反馈电压与0.6V/0.5V迟滞比较器比较，曲比较结果控制门