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一种高效率AC/DC电源的设计
2017/1/15 发布作者:德创汽车智能防盗
由于功率密度的增加,能量损耗的密度也更为集中。更高的效率就意味着更低的热损耗。提高电源效率正在迅速成为提高功率密度时唯一可行的措施。本文讨论的AC/DC电源,80%以上的效率就可以被视为高效率。现在,市场上可买到的电源中,有的已经实现了90%的效率,但这些产品都是瞄准高端市场。

轻负载时的效率

以前,效率在许多设计中都不是一个关键的因素。在电源寿命的绝大部分时间内,工作负载都低于60%。电源很少在满负荷下(100%)长时间工作。然而,在设计之初所收到的规格要求却仅仅针对满负荷的情况来给出,于是设计也是针对满负荷时的效率进行优化的。现在,制造商则以轻负载时的效率作为其设计的卖点,因为这能更好地反映出电源的真实性能。CECP(中国节能产品认证中心)、EPA(美国环保局)和其它组织,也正在研究关于轻负载条件下的效率的新的法规。新的技术(例如数字化控制)正被用来改善在全部负载范围内的效率。在轻负载条件下,开关损耗占到了主要地位,而在更大的负载下,导通损耗则占了主要部分。

变换器的拓扑结构是影响系统总效率的主要因素。对拓扑结构的选择,往往离不 
开在成本、功耗、尺寸、开关频率和效率之间折中取舍。在功率较低(最高为200W)的低效率设计中,成本是最大的影响因素,反激(Flyback)和正激(Forward)变换器形式更为常见。这些设计的效率较低,因为它们只能在一半的开关周期中完成功率的传递。在开关周期的另一半时间内,变压器需要将其所储存的任何能量都耗散掉(漏电感)。由于这部分能量浪费了,所以总的系统效率降低。由于开关元件上所承受的电压和电流过大,因此不能用于功率更高的应用。

半桥整流是对正激变换器(以及)方法的改进,因为它只让开关承受等于DC输入电压的电压应力,而这是在正激变换器上所出现的应力的一半。开关上的更低的电压意味着开关损耗的降低,它具有能循环利用任何漏电感电流(而不是让其在一个缓冲电路中耗散掉)的优点,因此提高了效率。全桥整流则更进一步,可以开/关更大的功率。从效率的角度来看,它是优先采用的方法,因为它最大限度减少了初级的损耗,并最大限度利用了变压器。与半桥结构相比,全桥结构的开关电流仅仅是前者的一半。这也意味着更小的损耗。

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