开关电源功耗分析

1、开关电源功耗分析摘要：要减小开关电源待机损耗，进步待机效率，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，进步待机效率。本文简要介绍进步开关电源待机效率的方法。关键词：损耗开关 电源效率 构成一、引言二、开关电源功耗分析要减小开关电源待机损耗，进步待机效率，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寄生电容损耗，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，反响电路损耗等。其中前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正比。在待机

2、状态，主电路电流较小，MOSFET导通时间ton很小，电路工作在DCM形式，故相关的导通损耗，次级整流管损耗等较小，此时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、进步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，进步待机效率。详细的方法有：降低时钟频率；由高频工作形式切换至低频工作形式，如准谐振形式QuasiResonant，QR切换至脉宽调制PulseWidthModulation，PWM，脉宽调制切换至脉冲频率调制PulseFrequencyModulation，PFM；可控脉冲形式BurstMode。一切断启动电阻对于反激式电源

3、，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47kOmega;，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内部设有专门的启动电路，可在启动后关闭该电阻。假设控制器没有专门启动电路，也可在启动电阻串接电容，其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可平滑下降或突降。平滑下降就是当反响量超过某一阈值，通过特定模块，实现时钟频率的线性下降。POWER公司的TOPSwitch-GX和SG公司的SG6848芯片内置了这样的模块，能根

4、据负载大小调节频率。三切换工作形式1.QRrarr;PWM对于工作在高频工作形式的开关电源，在待机时切换至低频工作形式可减小待机损耗。例如，对于准谐振式开关电源工作频率为几百kHz到几MHz，可在待机时切换至低频的脉宽调制控制形式PWM几十kHz。IRIS40 xx芯片就是通过QR与PWM切换来进步待机效率的。当电源处于轻载和待机时候，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，不能触发准谐振形式，电路那么工作在更低频的脉宽调制控制形式。2.PWMrarr;PFM对于额定功率时工作在PWM形式的开关电源，也可以通过切换至PFM形式进步待机效率，即固

5、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。图5是采用NS公司的LM2618控制的Buck转换器电路和分别采用PWM和PFM控制方法的效率比拟曲线。由图可见，在轻载时采用PFM形式的电源效率明显大于采用PWM形式时的效率，且负载越低，PFM效率优势越明显。将待机信号加在其PW/引脚上，在额定负载条件下，该引脚为高电平，电路工作在PWM形式，当负载低于某个阈值时，该引脚被拉为低电平，电路工作在PFM形式。实现PWM和PFM的切换，也就进步了轻载和待机状态时的电源效率。通过降低时钟频率和切换工作形式实现降低待机工作频率，进步待机效率，可保持控制器一直在运作，在整个负载范围中，

6、输出都能被妥善的调节。即使负载从零激增至满负载的情况下，可以快速反响，反之亦然。输出电压降和过冲值都保持在允许范围内。四可控脉冲形式BurstMode而FSD200那么是通过控制内部驱动器实现可控脉冲形式，即将脚的反响电压与0.6V/0.5V迟滞比拟器比拟，由比拟结果控制门极驱动输出。我们可根据此原理用分立元件实现普通芯片的BurstMode功能。控制反响通道是实现一般PWM控制器的可控脉冲形式的方法之一。另外对于有使能脚的PWM控制器，如L6565等，用可控脉冲信号控制使能脚使控制芯片有效或失效，也可以实现BurstMode，上述BurstSignal可由图1中所示的迟滞比拟器产生。四、存在的问题以上介绍的降频和BurstMode方法在进步待机效率的同时，也带来一些问题，首先是频率降低导致输出电压纹波的增加，其次假设频率降至20kHz以内，可能有音频噪音。而在BurstMode的OFF时期内，假