轻松快速提高电源效率的解决方法-郭春明.ppt

轻松快速提高电源效率的解决方法,2012年4月,提升效率的简单方法,开关电源的发展趋势是必须满足越来越高的待机效率要求这可以通过消除EMI滤波器环节及高压通路上的空载损耗来实现对更高功率密度和高效率的需求要求提高开关频率，因而须采用高性能元件使用高性能600VPFC二极管将CCMPFC损耗降至最小在高压直流输出应用中，利用软开关整流管可实现无缓冲电路工作，同时不会增加EMI和电压应力,消除损耗提高待机效率改进现有设计或在新设计中实现,创新的IC可提升待机效率,CAPZeroSENZero电容主动放电+高压信号断接=功率节省！,在待机期间断开未使用的高压通路单芯片集成解决方案与CAPZero配合使用可进一步降低待机/空载功耗,通过在功率节省模式禁用电路功能块实现功率节省,使待机功耗至少降低150mW,另一个提高待机效率的应用范例,SENZero用于PFC和DC-DC级额定高压MOSFET：650V，在25oC结温TJ下使用多个SENZero满足3个以上通道的要求,超低待机功耗的两通道和三通道版本,650V低漏电流MOSFET,本图显示的是两通道(SEN012)版本,消除放电电阻中的损耗CAPZeroX电容主动放电,可自动消除来自X电容放电电阻损耗的创新器件施加AC电压后：放电通路开路断开AC电压后：X电容放电以满足安全要求可使设计满足严格的待机/空载功耗要求，无需重新设计,CAPZero允许增大X电容的值，而不会带来额外损耗,实测数据点典型损耗RXCAP,DIS采用CAPZero后的性能,4mW230VAC,230VAC，750ms时间常数（提供可满足1秒最差情况的裕量以及+/-20%电容容差和+/-5%电阻容差）,X电容(nF),放电电阻损耗(mW),允许使用更大容量的X电容，而不会增加待机损耗增大X电容以降低CM/DM扼流圈滤波满足EMI规范提升效率减小元件尺寸/省去元件可带来空间和成本的节省,CAPZero可提高EMI滤波器设计的灵活性,CAPZeroSOIC-8,可满足设计要求的CAPZero产品系列,待机效率提升示例,电源中可消除的待机损耗2F的总X电容可在230VAC下产生147mW的放电电阻损耗三个高压(325VDC)通路的总损耗为150mW消除291mW的净损耗可提升待机效率,Qspeed混合PiNSchottky技术提供比SiC更低的开关损耗,阳极,阴极,肖特基触点,P-Wells,缓冲层,低稳压值/高速肖特基低漏电流/高阻P-N深沟道P-Wells提供Qrr,提供比SiC肖特基二极管更低的开关损耗能以显著低的成本且在80Khz的开关频率下达到与SiC二极管相当的效率,Qspeed二极管产品系列,2011年第4季度,2012年第1季度,2011年第2季度,2011年第3季度,适用于CCMPFC的Q系列600V，TO-220AC封装（隔离式）3A,5A,8A,X系列最佳值（成本最低，低Qrr）,Q系列最软反向恢复（最适合EMI控制）,H系列最低Qrr（开关损耗最低）,适用于开关电源输出整流二极管的Q系列300V双二极管6A,10A,16A,30A,H系列600VD2Pak（隔离式）,适用于CCMPFC的X系列600V（TO-220AC、D2Pak、FullPak封装）3A,4A,6A,8A,10A,15A,20A,适用于CCMPFC的H系列600V，TO-220AC封装（隔离式）3A,6A,8A,12A,新！,H系列是开关频率80Kh的SiC二极管的低本高效替代产品。,适用于交错并联CCMPFC的X系列600V双二极管，TO220AB封装8A,12A,16A,Q系列200/V,新！,14,反向恢复电流,H系列、Q系列、X系列、Tandem（串联）和超快速二极管Qrr值比较,15,超低Qrr,Tandem（串联）、SiC、Q系列、H系列二极管Qrr值和Tj的关系,16,二极管恢复电流,变成开关电流,反向恢复电流导致开关损耗,17,开关电流增加导通损耗,开关损耗随频率而增大,18,Qspeed降低了开关电流，从而降低导通损耗,Qspeed可降低开关损耗,19,超快速,Qspeed,设计师之所以选择低频率是因为超快速二极管会造成损耗使用Qspeed可做到以更高频率工作高频率工作可使设计师选择更小的升压电感（节省成本）小型升压电感使用更少的导线，损耗更低高频率下的总体损耗可低于低频率设计的总体损耗,Qspeed可帮助提升CCMPFC应用中的效率,20,四种主要类型的二极管在服务器电源应用中的性能比较,提升服务器电源的效率,21,三种Qspeed二极管与SiC二极管在500W服务器电源应用中的性能比较,可达到与SiC二极管相当的效率水平,20CTH03S缓冲电路=220pF和33ohmsVpk=332V效率=82.4%,300VQ系列二极管可解决过冲问题并能实现无缓冲电路工作,宽范围DC-DC(18-75V)75VDC输入100C基板温度,LQA16TC300无需缓冲电路Vpk=289V效率=84.6%,300VQ系列二极管可提升效率,总结,使用已证实可靠的简单器件可轻松提升效率使用CAPZero和SENZero可提升待机效率使用600VQspeed二极管可降低CCMPFC级中的开关损耗使用300VQspeed二极管可实现无缓冲电路工作,室内照明LED驱动电源发展趋势,更低的成本LED推广的最大障碍是价格2011年光源成本下降30%驱动占到了灯具成本的30%非隔离驱动渐成主流可以降低磁性器件的价格可以提高效率可减小占用空间单电压输入即可优化设计，成本更低,参考设计1：低压输入超低成本的设计,长度30mm,宽度18mm,总共14个器件单面板高效率最低成本,PF和效率满足