相同體積的電源的功率耗散基本相同,,因此,欲得到更大的輸出功率,,必須提率,,同時,,高的電源效率可以有效地減小功率半導體器件的應力,有利于提高其可靠性,。
功率半導體器件的進步:率功率變換的根本
功率半導體器件的進步特別是PowerMOSFET的進步引發(fā)出功率變換的一系列的進步:PowerMOSFET的極快的開關速度,,使開關電源的開關頻率從雙極晶體管的20kHz提高到100kHz以上,有效地減小了無源儲能元件(電感,、電容)的體積,。低壓PowerMOSFET使低壓同步整流成為現(xiàn)實,器件的導通電壓從肖特基二極管的0.5V左右,,降低到同步整流器的0.1V甚至更低,,使低壓整流器的效率至少提高了10%。高壓PowerMOSFET的導通壓降和開關特性的改善,,提高了開關電源的初級效率,。功率半導體器件的功耗的降低也使散熱器和整機的體積減小。
電源界有一個不成文的觀點:不穩(wěn)壓的比穩(wěn)壓的效率高,、不隔離的比隔離的效率高、窄范圍輸入電壓的比寬范圍輸入的效率高,。Vicor的48V輸入電源模塊的效率達到97%,。交流輸入開關電源需要功率因數(shù)校正,由于功率因數(shù)校正已具有穩(wěn)壓功能,,在對輸出紋波要求不高的應用(如輸出接有蓄電池或超級電容器),,可以采用功率因數(shù)校正加不調(diào)節(jié)的隔離變換器電路拓撲,國外在1986年已有產(chǎn)品,,效率到達93%以上,。
在DC48V輸入電壓的電源模塊中,效率在93%以上的模塊幾乎無一例外地采用前級穩(wěn)壓,、后級不調(diào)節(jié)隔離的方案,,并且將*級的輸出電容和第二級的輸出電感取消,簡化了電路結(jié)構(gòu),。
國內(nèi)的很多開關電源在設計上對結(jié)構(gòu)設計的關注相對不夠,,有時會出現(xiàn)電源內(nèi)的各部分溫升不均,有的地方過熱,,有的地方幾乎沒有溫升,,甚至PCB上產(chǎn)生較大的損耗。一個好的開關電源應該是產(chǎn)生熱的元件均勻分布在PCB上,,而且發(fā)熱元件的溫升基本一致,,PCB應有盡可能小的損耗,這在模塊電源和塑料外殼的Adapter的設計中尤為重要,。
效率提高的同時:電源的電磁干擾得到減小
在開關電源的各種損耗中,,電磁干擾所產(chǎn)生的損耗,,在電源效率高到一定水平后將不容忽視。一方面電磁干擾本身消耗能量,,特別是電源效率的提高往往需要軟開關技術(shù)或零電壓開關或零電流開關技術(shù)(無論是專門設置還是電路本身固有),,應用這些技術(shù)減緩了開關過程的電壓、電流的變化速率或消除了開關過程,,電磁干擾變得很小,,不需要像常規(guī)開關電源電路中需要專門設置抑制電磁干擾的電路(這個電路是存在損耗的)。
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