高能效电源的设计指南

来源：chinaaet　作者：佚名　责任编辑：admin　发表时间:2011-12-26 15:06　

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核心提示：在一个电源设计中，能效规范对电路段的挑战主要体现在PFC能效、主转换器能效和次级能效几个方面。要提高这几个方面的能效，就必须改善如图1所示电路红色框中的元件性能。以下将介绍改善电路段能效的几种方法。

近年来，随着能源短缺和全球变暖现象的加剧，环保意识也已成为消费者的共识，他们越来越关注小尺寸、多功能、节能省电等问题。对于高能效电源而言，既要充分利用电能，又要尽可能地减少不必要的电能消耗或损耗，这种符合环保要求的电源设计才是消费者乐于接受的。

能效规范引导高能效电源设计方向

在今天，各国政府也都在大力倡导能源的可持续发展，提出了各种环保指令。在能效规范和环保意识的推动下，电源市场正在发生巨大的变化。据最新调查指出，最大的需求来自计算机电源，其次是液晶电视、电子镇流器、适配器电源。随着计算机、液晶电视、笔记本电脑市场的持续发展，对于这些产品的高能效电源的需求也在与日俱增。

此外，世界各地的政府机构和行业组织都纷纷制定相应的能耗规范标准，除了“80 PLUS”，业界还对计算机电源提出了更新的节能要求。近几年，计算产业气候拯救行动(CSCI)提出了更高的节能要求，也就是计算机电源在20%、50% 和100%负载条件下要达到80%或更高的能效标准和要求。另外，美国于08年推出的“能源之星”电视产品3.0版规范以及“能源之星”外部电源2.0版规范和09年推出的“能源之星” （ENERGY STAR?）计算机5.0版规范也是旨在提高设备对电能的利用率。能效规范标准的日益普及要求、所有操作模式的电源转换具备更高的能效，其中包括降低待机（空载）能耗、提升电源工作效率、采用功率因数校正（PFC）或减少谐波。

实例说明电源设计中改善电路段能效的方法

在一个电源设计中，能效规范对电路段的挑战主要体现在PFC能效、主转换器能效和次级能效几个方面。要提高这几个方面的能效，就必须改善如图1所示电路红色框中的元件性能。以下将介绍改善电路段能效的几种方法。

1.改善PFC能效

改善PFC能效的目标是为了实现功率因数校正短的效率达到96%以上。采用无桥PFC（图2a）可以减少桥损耗，采用交错式PFC（图2b）可以满足较高功率应用的要求，以提升PFC能效。此外，还可以利用IC技术减少开关损耗，并利用更优化的拓扑结构来减少EMI滤波器损耗。

采用安森美半导体的NCP1605高能效待机模式PFC控制器就可以提高PFC轻载能效，进一步降低损耗。该器件采用高压电流源，外部设定固定开关频率，并可工作在DCM/CRM模式；可以在待机条件下软跳周期（Soft-SkipTM）工作；PFC就绪信号可以进行快速线路/负载瞬态补偿；谷底导通可实现过压保护和欠压保护；同时还具备输入欠压检测、平滑启动的软启动、过流限制和闩锁功能。

2. 改善主转换器段能效

要提高主转换器能效可以采用以下几种方法。一是通过降低导通阻抗（开关损耗较高）和/或减小初级峰值电流和均方根电流来降低初级导通损耗；二是考虑采用软开关技术降低开关损耗；三是通过减少整流器压降（使用低正向压降二极管或FET整流器）来降低次级损耗；四是采用更好的磁芯材料来降低磁芯损耗。表1列出了主要软开关的拓扑结构，可供设计时参考。

改善次级能效

同步降压转换器是提高能效的好方案，采用DC-DC软开关技术可以进一步提升能效。安森美半导体的NCP4302同步降压控制器的满载能效比肖特基二极管高2.5%；而NCP4331后稳压器则比传统磁放大器的能效高7%，都可以为次级能效的提升做出贡献。

高能效电源产品应用实例预览：

为了给大家更详细地、更系统地讲解高能效电源设计的实质内容，我们会在接下来几讲的内容中为大家提供了几种典型的高效电源参考设计，包括满足个人电脑电源能效趋势以及提升液晶电视能效方面的要求上的内容，还将为大家讲述太阳能充电控制器设计和高能效智能电表电源方案。(责任编辑：admin)

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