提高電源適配器效率的有效方法

一、輸入濾波與整流電路

1、共模電感損耗相關(guān)因素

（1）線經(jīng)大小   （2）磁環(huán)材料    （3）繞法

 計(jì)算公式：匝數(shù)=  √  L/ A

電感與額定電流的關(guān)系：

額定電流（A）：  1   3   6   10   12   15

電感量（mH）:    8-23    2-4    0.4-0.8      0.2-0.3      0.1-0.15        0.0-0.08

2、安規(guī)電容（X電容與Y電容）   總?cè)萘俊?.47uF,否則漏電流會(huì)超0.5mA

Emc測(cè)試中如果通不過(guò)，可以在安規(guī)電容的引腳上加磁珠，或適當(dāng)提高電容量。

X電容容量范圍：0.01---0.47uF/250V---280VAC

Y電容范圍：2200PF---0.1uF、250V-280VAc

3、整流橋：其電流=（3-5）倍電源適配器輸出電流，或以采用并聯(lián)整流橋的方式降低發(fā)熱損耗。

 選擇原則（1）正向?qū)▔航敌。唬?）反向耐壓2倍整流輸出電壓；（3）反向恢復(fù)快；

I=P0/VdcE,  （E：整流效率，Vdc：整流器輸出電壓，P0：輸出功率）

4、輸入濾波電容：

（1）耐壓Uc>=1.5*1.414Ui;   

（2）頻率特性好；

（3）低ESR內(nèi)阻；

（4）容量：C=0.88-3.6uF/W

   能承受紋波電流大，體積小的電解電容。

（5）溫度特性好：-40℃---105℃；

（6）漏電流；

（7）長(zhǎng)壽命。

二、歐規(guī)電源適配器功率因素PFC電路：

（1）開(kāi)關(guān)損耗:包括提升二極管與開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗；由二極管的反向恢復(fù)時(shí)間與電流，開(kāi)關(guān)MOS管的存儲(chǔ)電荷與分布參數(shù)決定；

（2）導(dǎo)通損耗：二極管的正向?qū)щ妷号c開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻決定；

（3）升壓電感損耗：磁性損耗（鐵損）和銅損組成。由于連續(xù)模式提升二極管的耐流2倍于斷續(xù)模式，小功率電源常用斷續(xù)模式或臨界模式，以盡可能減小開(kāi)關(guān)損耗。選擇更高額定電流值的二極秋與MOS管以降低導(dǎo)通損耗。

（4）單級(jí)Pfc電感設(shè)計(jì)：

        L=（1.41Vs*Ton = 5*Vs*Vs*E*Ton/Po ;    其中Ton=0.673T ,T=1/f,   Vs為最低輸入電壓有效值，En：效率

        PFC電容Co=429*10-6*Iav,  Iav=2Po/E（Vo+300）;   

（5）交錯(cuò)PFC電感設(shè)計(jì)：

       L1=L2=Vin*1.414*Dp/（I1-I2） *fs= 90*1.414*0.68/5.4fs,   其中fs為振蕩頻率， （I1-I2）為電流增量。

                            Dp=0.68,  Vin為最低輸入電壓。

  三、功率變換部分

  1、開(kāi)關(guān)MOS管： 導(dǎo)通損耗與開(kāi)關(guān)損耗；開(kāi)關(guān)電路使用軟開(kāi)關(guān)工作方式；

（1）選用CoolMOS管；

（2）驅(qū)動(dòng)功率要滿足；

（3）驅(qū)動(dòng)波形上升沿要求陡；

（4）驅(qū)動(dòng)串聯(lián)電阻合適，不能太大；

（5）驅(qū)動(dòng)正偏壓合適；

（6）死區(qū)時(shí)間控制合理。

（7）MOS管存儲(chǔ)電荷要??；寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間要短；

（8）耐壓1.5倍VDC；

（9）耐壓4倍工作電流。

 2、高頻變壓器設(shè)計(jì) ：

     磁性元件要考慮：渦流、集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)等產(chǎn)生的附加損耗，它是電壓、電流、頻率、能量、匝數(shù)、漏磁、磁芯氣隙、溫度、加工工藝、材料等的復(fù)合函數(shù)。高頻電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，按右手定則，將在導(dǎo)線上產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻拇帕€，磁力線也將引起渦流，這樣加大了導(dǎo)線表面電流，抵消了中心電流，這種電流在導(dǎo)線表面流動(dòng)，中心無(wú)電流流動(dòng)的現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。

我們選擇磁芯要考慮以下因素：

（1）高磁導(dǎo)率；

（2）矯頑力要小，磁滯損耗要??；

（3）電阻率要高，漫游損耗小；

（4）飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 要高；常用的軟磁材料有：鐵氧體、磁粉芯、非晶態(tài)合金。

（5）變壓器的鐵損與銅損要平衡對(duì)待；

（6）盡量選大尺寸的磁芯；

（7）減小漏感，減少各繞組間的絕緣層，增加繞組的高度比，增加繞組的寬度；采用瘦長(zhǎng)磁芯，不用胖磁芯；

（8）用三層絕緣線繞制，采用三明治繞法，不用加膠帶，體積會(huì)小，漏感自然會(huì)小，對(duì)多路輸出電源，一定要使輸出功率最大的一繞組靠近初級(jí)繞組；

（9）磁芯選擇：POT罐形磁芯，導(dǎo)磁好，傳遞能量佳，可大量減小EMI，缺點(diǎn)是散熱不好，溫升高，適合小功率；Rm磁芯耦合能力，散熱效果好，適合100w以上的大功率電源，缺點(diǎn)是空間大；EE磁芯面積大，輸出功率也大，但漏感大，體積大。

（10）以下問(wèn)題應(yīng)避免：?jiǎn)螛O性變換器中，變壓器儲(chǔ)能恢復(fù)不完全，去磁不徹底，變壓器正負(fù)伏秒積不相等，使變壓器出現(xiàn)飽和，我們要避免變壓器電感出現(xiàn)飽和的情況 ；雙極性變換器中，由于驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱，開(kāi)關(guān)參數(shù)不對(duì)稱等原因，等效變壓器的直流偏磁出現(xiàn)飽和，磁感應(yīng)密度Bw取得過(guò)高，變壓器漏感太大；吸收回路參數(shù)選擇不當(dāng)；

四、提高效率的特殊方法：

1、單管變換器采用準(zhǔn)諧振控制方式；ncp1207

2、有源箍位；

3、隔離變換器的100%的占空比控制方式；IR20865

4、諧振開(kāi)關(guān)：IRIS4000

5、輸出同步整流；

6、輸出無(wú)橋PFC；

7、占空比選擇：反激0.5， 正激0.45，其他0.5

8、PCB布局與走線：

（1）輸入與輸出線一定要放在電路的對(duì)面兩頭，互為180度方向放置，切不可90度放置，初次級(jí)間絕緣凈空安全間距8mm，兩地間可Y電容連接，以免發(fā)生共模干擾；

（2）走線平行線不能太長(zhǎng)，不允許兩條線互為90度穿過(guò)對(duì)方；所有需要接地的元器件接地焊盤不宜太多，地線不宜太長(zhǎng)，應(yīng)該粗而短，并將控制反饋回路包圍起來(lái)，輸出線加粗或鍍上一層錫；

（3）控制信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離高頻線路，高壓線與低壓線要有一定間距。

（4）PCB的其它規(guī)則請(qǐng)參考有關(guān)書籍。