開(kāi)關(guān)電源某些參數(shù)做得不好會(huì)造成EMC難過(guò)關(guān)、待機(jī)功耗大、效率不高。如何減小開(kāi)關(guān)電源的待機(jī)功耗、提高開(kāi)關(guān)電源的效率是全球電源行業(yè)共同關(guān)注的問(wèn)題。本文配圖講述綠色開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，器件的性能提高，特別是節(jié)能型電源芯片如雨后春筍般涌現(xiàn)，加上電路設(shè)計(jì)的成熟，要設(shè)計(jì)效率高、待機(jī)功耗小的節(jié)能型開(kāi)關(guān)電源已是不太難的事情，設(shè)計(jì)節(jié)能型開(kāi)關(guān)電源正是適應(yīng)了節(jié)能減排的需求。近幾年來(lái)，美國(guó)能源之星的實(shí)施對(duì)設(shè)計(jì)和制造高性能的節(jié)能型開(kāi)關(guān)電源起到了推波助瀾的作用。

符合能源之星的開(kāi)關(guān)電源又叫綠色開(kāi)關(guān)電源，針對(duì)開(kāi)關(guān)電源的能源之星已經(jīng)有了多個(gè)版本，隨著版本的升級(jí)，開(kāi)關(guān)電源的效率越來(lái)越高，待機(jī)功耗越來(lái)越小，但設(shè)計(jì)難度也會(huì)越來(lái)越大。開(kāi)關(guān)電源的效率一般在滿載輸出功率時(shí)測(cè)試，但CEC（美國(guó)加州）及能源之星規(guī)范中對(duì)設(shè)計(jì)的平均效率是在負(fù)載的四個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，這四個(gè)點(diǎn)是：25%，50%，75%及100%，設(shè)計(jì)是有一定難度的。

本人現(xiàn)在以圖一的電路圖為例，以美國(guó)加州能源之星法案（Ⅳ等級(jí)）TableU-2（2008年1月執(zhí)行）為設(shè)計(jì)依據(jù)來(lái)闡述設(shè)計(jì)綠色開(kāi)關(guān)電源的要點(diǎn)。美國(guó)加州能源之星法案（Ⅳ等級(jí)）TableU-2的要求如下：

注意1：表中Pn是外置型開(kāi)關(guān)電源的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率，Ln是自然對(duì)數(shù)。

注意2：美國(guó)加州能源之星是強(qiáng)制執(zhí)行的，是美國(guó)加州地方法規(guī)。進(jìn)入美國(guó)加州的商品開(kāi)關(guān)電源必須遵守這一法規(guī)。我國(guó)不少?gòu)S商是按照美國(guó)加州能源之星法案來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)綠色開(kāi)關(guān)電源的。

圖一所示是輸出為12V3A的并聯(lián)型反激式開(kāi)關(guān)電源，作為14英寸至17英寸的液晶顯示器的電源適配器之用。

綠色開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

綠色開(kāi)關(guān)電源的主要內(nèi)容是效率高，待機(jī)功耗小。36W的效率要求大于83%，待機(jī)功耗要小于0.5W?，F(xiàn)在的電源芯片供應(yīng)商提供的一般都是綠色電源芯片，待機(jī)功耗一般都會(huì)很小。但是，效率高除了與芯片有關(guān)外，還與其它器件有流＋反向漏電流Idss×反壓，用6N60加散熱器可滿足要求。

二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下，在12V3A輸出時(shí)，要求工作耐壓大于輸出電壓的4倍，工作電流大于輸出電流的3倍，用耐壓60V，工作電流為16A的SB1660肖特基二極管可滿足要求，但一定要加散熱器。

電源芯片的功耗越小越好，因?yàn)樗擞绊懻麢C(jī)效率和待機(jī)功耗外，還涉及整機(jī)的工作穩(wěn)定性，其功耗越大，溫升越高，工作越不穩(wěn)定。如昂寶公司的綠色開(kāi)關(guān)電源芯片0B2269AP，其正常工作功耗小于30mW，工作穩(wěn)定。

開(kāi)關(guān)變壓器的損耗是整機(jī)損耗的大頭，它包括銅損和磁損。簡(jiǎn)單復(fù)制人家的優(yōu)質(zhì)開(kāi)關(guān)變壓器很難做成損耗小的開(kāi)關(guān)變壓器的，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)變壓器的損耗是一個(gè)復(fù)雜的關(guān)系，與磁芯的品質(zhì)、設(shè)計(jì)、繞制工藝等有關(guān)。拿設(shè)計(jì)反激式開(kāi)關(guān)變壓器而言，它與工作頻率、導(dǎo)通時(shí)間、繞制方法、磁隙（磨磁芯）等有關(guān)。開(kāi)關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的核心，要有高深的理論知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)沉淀，優(yōu)秀的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師在選擇高品質(zhì)的磁芯、結(jié)合先進(jìn)的繞制工藝，能設(shè)計(jì)出效率高于97%的開(kāi)關(guān)變壓器。圖一中的開(kāi)關(guān)變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L，開(kāi)關(guān)工作頻率為65KHz，導(dǎo)通時(shí)間是0.42T（T是周期），初級(jí)78圈，次級(jí)8圈，芯片供電繞組9圈，初級(jí)電感量1.2mH，漏感小于35uH，變壓器的效率可達(dá)96%，工作時(shí)溫升低于60℃。阻尼吸收網(wǎng)絡(luò)由R2、C3、D1組成，D1用UF4007，C3用1000V4700PF的高壓瓷片電容器，R2為120K2W的電阻，R2與C3配合得好，脈沖吸收效果明顯，R2與C3失配太多，不但損耗加大，還會(huì)輻射電磁波而使EMC過(guò)不了關(guān)。經(jīng)測(cè)試，該網(wǎng)絡(luò)的損耗小于0.4W。要注意，該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是與電源芯片、工作頻率、變壓器的設(shè)計(jì)有關(guān)的，不能應(yīng)用于所有開(kāi)關(guān)電源的電路。

由于二次整流管在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生尖脈沖，在輸出中會(huì)疊加雜波，并且還會(huì)輻射電磁波而使EMC難過(guò)關(guān)，故要在二極管兩端并聯(lián)尖脈沖吸收網(wǎng)絡(luò)R8與C8，圖一中C8為22000PF100V的瓷片電容、R8為56歐姆0.5W的碳膜電阻，此吸收網(wǎng)絡(luò)也是有一定功耗的，C8越大R8越小，損耗越大。