图文深度解析开关电源待机功耗问题

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开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
 
现在做电源,除了效率以外,空载或者开关电源待机功耗也变得越来越重要了。这不仅是因为各种各样的能效标准的执行,也确实很符合实际应用的需求,因为大部分的用电设备都长期工作在待机状态。以离线式的AC/DC电源为例,不同的应用要求不一样,有500mW、300mW、再到100mW,甚至是很多充电器所追求的10mW以下。下面我们就对开关电源的待机功耗进行分析。
 
一、输入部分损耗
1、脉冲电流造成的共模电感T的内阻损耗加大,应该适当设计共模电感,包括线径和匝数。
2、放电电阻上的损耗,应该在符合安规的前提下加大放电电阻的组织。
3、热敏电阻上的损耗,应该在符合其他指标的前提下减小热敏电阻的阻值。
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二、启动损耗
普通的启动方法,开关电源启动后启动电阻回路未切断,此损耗持续存在。
改善方法:恒流启动方式启动,启动完成后关闭启动电路降低损耗。
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三、钳位电路损耗
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有放电电阻存在,mos开关管每次开关都会产生放电损耗
改善方法:用TVS钳位如下图,可免除电阻放电损耗(注意:此处只能降低电阻放电损耗,漏感能量引起的尖峰损耗是不能避免的)
 
 
 
 
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当然最根本的改善办法是,降低变压器漏感。
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四、供电绕组的损耗
电源芯片是需要一定的电流和电压进行工作的,如果Vcc供电电压越高损耗越大。
改善方法:由于IC内部消耗的电流是不变的,在保证芯片能在安全工作电压区间的前提下尽量降低Vcc供电电压!
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五、变压器的损耗
变压器绕组引起的损耗,绕组的层与层之间的分布电容的充放电损耗(分布电容在开关MOS管关断时充电,在开关MOS管开通时放电引起的损耗。)
 
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当测试mos管电流波形时,刚开启的时候有个电流尖峰主要由变压器分布电容引起。
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改善方法:在绕组层与层之间加绝缘胶带,来减少层间分布电容。
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六、开关管MOSFET上的损耗
mos损耗包括:导通损耗,开关损耗,驱动损耗。其中在待机状态下最大的损耗就是开关损耗。
改善办法:降低开关频率、使用变频芯片甚至跳频芯片(在空载或很轻负载的情况下芯片进入间歇式振荡)
 
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七、整流管上的吸收损耗
输出整流管上的结电容与整流管的吸收电容在开关状态下引起的尖峰电流反射到原边回路上,引起的开关损耗。另外还有吸收电路上的电阻充放电引起的损耗。
 
改善方法:在其他指标允许的前提下尽量降低吸收电容的容值,降低吸收电阻的阻值。当然还有整流管上的开关损耗、导通损耗和反向恢复损耗,这应该在允许的情况下尽量选择导通压降低和反向恢复时间短的二极管。
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开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。