開(kāi)關(guān)電源的電路損耗分析
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開(kāi)關(guān)電源的電路損耗分析。開(kāi)關(guān)電源,即開(kāi)關(guān)模式電源(Switch Mode Power Supply,簡(jiǎn)稱SMPS),又稱交換式電源、開(kāi)關(guān)變換器,是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置,是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓,透過(guò)不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開(kāi)關(guān)電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備,例如個(gè)人電腦,而開(kāi)關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。
開(kāi)關(guān)電源不同于線性電源,開(kāi)關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開(kāi)模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換,這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn),切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散,但時(shí)間很短,因此比較節(jié)省能源,產(chǎn)生廢熱較少。理想上,開(kāi)關(guān)電源本身是不會(huì)消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過(guò)調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時(shí)間來(lái)達(dá)到。相反的,線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過(guò)程中,晶體管工作在放大區(qū),本身也會(huì)消耗電能。開(kāi)關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn),而且因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源工作頻率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此開(kāi)關(guān)電源也會(huì)比線性電源的尺寸要小,重量也會(huì)比較輕。
若電源的高效率、體積及重量是考慮重點(diǎn)時(shí),開(kāi)關(guān)電源比線性電源要好。不過(guò)開(kāi)關(guān)電源比較復(fù)雜,內(nèi)部晶體管會(huì)頻繁切換,若切換電流尚未加以處理,可能會(huì)產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備,而且若開(kāi)關(guān)電源沒(méi)有特別設(shè)計(jì),其電源功率因數(shù)可能不高。
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設(shè)備,視聽(tīng)產(chǎn)品,安防監(jiān)控,LED燈帶,電腦機(jī)箱,數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
開(kāi)關(guān)電源電路各種損耗分析如下:
1、輸入部分損耗
(1)脈沖電流造成的共模電感T的內(nèi)阻損耗加大,適當(dāng)設(shè)計(jì)共模電感,包括線徑和匝數(shù)。
(2)放電電阻上的損耗,在符合安規(guī)的前提下加大放電電阻的組織。
(3)熱敏電阻上的損耗,在符合其他指標(biāo)的前提下減小熱敏電阻的阻值。
2、啟動(dòng)損耗
普通的啟動(dòng)方法,開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)后啟動(dòng)電阻回路未切斷,此損耗持續(xù)存在。
改善方法:恒流啟動(dòng)方式啟動(dòng),啟動(dòng)完成后關(guān)閉啟動(dòng)電路降低損耗。
3、與開(kāi)關(guān)電源工作相關(guān)的損耗
4、鉗位電路損耗
有放電電阻存在,mos開(kāi)關(guān)管每次開(kāi)關(guān)都會(huì)產(chǎn)生放電損耗
改善方法:用TVS鉗位如下圖,可免除電阻放電損耗(注意:此處只能降低電阻放電損耗,漏感能量引起的尖峰損耗是不能避免的)
當(dāng)然最根本的改善辦法是,降低變壓器漏感。
5、供電繞組的損耗
電源芯片是需要一定的電流和電壓進(jìn)行工作的,如果Vcc供電電壓越高損耗越大。
改善方法:由于IC內(nèi)部消耗的電流是不變的,在保證芯片能在安全工作電壓區(qū)間的前提下盡量降低Vcc供電電壓!
6、變壓器的損耗
由于待機(jī)時(shí)有效工作頻率很低,并且一般限流點(diǎn)很小,磁通變化小,磁芯損耗很小,對(duì)待機(jī)影響不大,但繞組損耗是不可忽略的。
7、變壓器繞組引起的損耗
繞組的層與層之間的分布電容的充放電損耗(分布電容在開(kāi)關(guān)MOS管關(guān)斷時(shí)充電,在開(kāi)關(guān)MOS管開(kāi)通時(shí)放電引起的損耗。)
當(dāng)測(cè)試mos管電流波形時(shí),剛開(kāi)啟的時(shí)候有個(gè)電流尖峰主要由變壓器分布電容引起。
改善方法:在繞組層與層之間加絕緣膠帶,來(lái)減少層間分布電容。
8、開(kāi)關(guān)管MOSFET上的損耗
mos損耗包括:導(dǎo)通損耗,開(kāi)關(guān)損耗,驅(qū)動(dòng)損耗。其中在待機(jī)狀態(tài)下最大的損耗就是開(kāi)關(guān)損耗。
改善辦法:降低開(kāi)關(guān)頻率、使用變頻芯片甚至跳頻芯片(在空載或很輕負(fù)載的情況下芯片進(jìn)入間歇式振蕩)
9、整流管上的吸收損耗
輸出整流管上的結(jié)電容與整流管的吸收電容在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下引起的尖峰電流反射到原邊回路上,引起的開(kāi)關(guān)損耗。另外還有吸收電路上的電阻充放電引起的損耗。
改善方法:在其他指標(biāo)允許的前提下盡量降低吸收電容的容值,降低吸收電阻的阻值。
當(dāng)然還有整流管上的開(kāi)關(guān)損耗、導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)損耗,這應(yīng)該在允許的情況下盡量選擇導(dǎo)通壓降低和反向恢復(fù)時(shí)間短的二極管。
10、輸出反饋電路的損耗
輸出到了反饋電路會(huì)產(chǎn)生損耗。
開(kāi)關(guān)電源的電路損耗分析已經(jīng)告訴了大家,有需要了解開(kāi)關(guān)電源的朋友可以來(lái)民錦坊咨詢了解,我們有專業(yè)的人員與您解答。
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