專為低于 5mW 的零待機功率而設計
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2025-03-31 17:29:48 | 544 次閱讀
雖然如果不使用機械開關或拆卸設備,零備用功率是無法實現(xiàn)的,但現(xiàn)在正在設計和構建具有小于5 mW備用功率的離線電源轉換器。這些新的電源轉換器的銷售為零備用功率。在低功率離線應用中使用一側調節(jié)(PSR)反式轉換器時,實現(xiàn)少于5 MW的備用功率是可能的(圖1)?! ‰x線PSR反射轉換器的示意圖

PSR反射是零備用功率的理想選擇的一個原因是,PSR控制方案通過變壓器的輔助轉彎比(Na/ ns)感知了輸出電壓(VOUT)。該技術消除了對TL431光溶劑反饋電路的需求。刪除光隔離器反饋電路可將您的設計的待機功率降低2.5至5兆瓦。這樣可以降低系統(tǒng)的待機功率,從而更容易獲得零功率要求(<5 mW)。等式1描述了VS和Vout之間的數(shù)學關系。
\ ligal vs = \ frac {\ frac {n_a} {n_s} \ times(v_ {out} + v_ {dg})\ times r_ {s2}} {r_ {r_ {s1} + r_ {s1} + r_ {s2}}}
某些離線PSR Flyback轉換器/控制器使用trick繞電阻(RT)來最初為功率供電者的偏置電容器(CVDD)充電。這種技術的唯一問題是,當電源閑置時,trick繞電阻會散發(fā)電源。電源設計人員通常選擇RT和CVDD來滿足啟動和系統(tǒng)持有要求。 RT通常為5MΩ,可以輕松地散發(fā)超過5 mW,當電源空閑時,帶有115-V root-meansquare(RMS)輸入。
為了獲得零備用功率,我建議開發(fā)智能啟動電路或使用控制器,例如UCC28730,該電路在內部具有該電路。這款綠色環(huán)保的啟動電路僅在為CVDD電容器充電時消散電源。一旦開始使用電力供應的開關,并且當變壓器(T1)的輔助繞組(NA)中有足夠的能量以為電源的控制器供電時,它就會關閉。
PSR控制器使用山谷開關的組合;頻率調制(FM)和初級峰值電流(IPP)幅度調制(AM)控制準諧波/不連續(xù)反式轉換器的占空比。這提高了整體系統(tǒng)效率并降低了備用輸入功率。有關此類反式控制器的功能示意圖,請參見圖2。
圖2:恒定電壓/電流反射控制器的功能示意圖圖3根據(jù)控制器的電壓誤差放大器(VEA)輸出的變化,描述了Flyback Controller的常數(shù)電壓/常數(shù)電流反式控制器的頻率(FSW)和初級峰值電流幅度(IPP)調制。選擇了變壓器的主要電感,因此轉換器以最大開關頻率(70至80 kHz,83.3 kHz的最大值)運行。隨著負載降低和需要減少占空比,VEA輸出減小。這會導致設備的電壓控制振蕩器降低轉換器切換頻率,從而使轉換器更深地進入不連續(xù)模式。這可以減少FET(QA)切換損失(PSW),隨著負載減少,這提高了系統(tǒng)的整體效率并降低了輸入備用功率?! 】刂破鞯目刂贫删哂蠽EA的變化

為了避免在3.55V和2.2V之間運行VEA時,控制器將以28 kHz的固定頻率運行,并通過線性調節(jié)振幅IPP來調整轉換器的占空比。 IPP在此固定頻率操作中的振幅將其峰值從其峰值降低到其峰值的三分之一。這種調整減少了在變壓器中存儲的能量,從而減少了在20 kHz以下的開關頻率下可用的能量量。隨著轉換器要求較低和較低的占空比周期,當VEA輸出降至2.2V以下時,控制器再次將開關頻率一直降低至32 Hz,從而減少了閑置的功率轉換損失。
等式2描述了PSR反激轉換器中FET QA(PSW(FSW))的開關損失。 IDS是FET的峰值排出源電流,其中VD是在打開之前的FET的電壓。 COSS是FET的平均漏極到源電容,VG是驅動FET和QG的電壓水平,是VG處的柵極電荷。公式2顯示,降低頻率會減少FET開關損耗。當轉換器閑置時,操作約32 Hz時,F(xiàn)ET的開關損耗將比以83.3 kHz的最大開關頻率高2600倍以上。
\ grial p_ {sw}(f_ {sw})= \ frac {c_ {c_ {oss}(v_ {ds})^2 \ f_ {sw}} {2} {2} + \ frac {1} {1} {2} {2} {2} v_g \ cdot q_g \ cd c_g \ cdot q_g \ cdot q_g \ cdot f _ {
滿足低備用功率還需要特別注意選擇散裝,過濾和電磁干擾(EMI)電容器。選擇最低泄漏的電容器,以確保您達到待機功率目標。在高功率應用程序中,您可能需要考慮設計中的某些智能電源管理,例如關閉校正功率因子(PFC)預調節(jié)器或當轉換器空閑時繞過EMI濾波器網絡以減少轉換器的備用功率。
結論
您可以使用PSR Flyback控制器通過使用PSR控制技術來滿足零備用功率(<5 mW),從而消除了對光合散熱器反饋電路的需求,并在轉換器空閑時減少開關損耗。在高功率應用中,當電子設備閑置時,可能需要智能電源管理以減少負載。
作為電源設計人員,您將需要仔細檢查PSR控制器的數(shù)據(jù)表,以確保開關頻率可以降低足夠低以減少開關損耗以滿足此零電源備用要求(建議使用<35 Hz)。我還建議選擇一個具有低備用電流和智能/綠色啟動電路的PSR控制器,該電路不需要trick繞電阻電阻,并且只能在初始動力下消散電源。
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