1 前言
最近幾年電源產(chǎn)品已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)步,但與此同時(shí),當(dāng)今能源浪費(fèi)的問(wèn)題已成為國(guó)內(nèi)外越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題,它反映在以下幾個(gè)方面:
⑴ 突出的問(wèn)題包括:使用礦物燃料的能源資源是有限的,獲取能源的成本也在增加,礦物燃料的消耗也帶來(lái)其它負(fù)面影響(即環(huán)境污染),而可替代能源資源還沒(méi)有成熱;
⑵ 所有的家電產(chǎn)品和電子設(shè)備都要消耗電力;
⑶ 不斷增長(zhǎng)的個(gè)人用電子產(chǎn)品通過(guò)使用適配器和充電器[外部電源(EPS)]也在消耗能源外部電源。
每年到底消耗多少能源呢?能源浪費(fèi)的數(shù)量估算每年銷售的EPS為10億個(gè)以上;估算正在使用的EPS為100億個(gè)低效線性電源所占EPS的百分比為46% (幾乎一半)。如世界上某發(fā)達(dá)國(guó)家每年EPS浪費(fèi)的能源(30~60)BkW/小時(shí),約浪費(fèi)(25~50)億美金,它等效于26個(gè)中等規(guī)模的電廠。
2 用節(jié)能理念來(lái)推動(dòng)或重新設(shè)計(jì)
電源在輕載時(shí)的高效率是關(guān)鍵因素。工作模式的效率是當(dāng)電源工作在25%、50%、75%及100%負(fù)載時(shí)效率的平均值。在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)持續(xù)的高效率比重載時(shí)的高效率更加重要,最理想的控制方案是隨負(fù)載的降低頻率也相應(yīng)地降低。
為了解決電源系統(tǒng)提供更高的能量利用效率,國(guó)際上頒布了許多標(biāo)準(zhǔn),如國(guó)際能源署“1W計(jì)劃”、美國(guó)新版能源之星、美國(guó)80PLUS等。有哪些新的EPS能效標(biāo)準(zhǔn)呢?
新的外部電源(EPS)能效標(biāo)準(zhǔn):適用于所有功率從小于1W到250W的單路輸出的外部電源(EPS);等同于Energy Star(EPA)標(biāo)準(zhǔn)(CEC,CECP,AGO,EU);同時(shí)適用于AC-DC和AC-AC適配器及充電器;美國(guó)其它的州也會(huì)用的標(biāo)準(zhǔn)/法規(guī)正在進(jìn)行中;中國(guó)CECP標(biāo)準(zhǔn)從2005年1月1日開始生效;在澳大利亞從2006年4月1日開始生效;歐盟從2007年1月1日也將采用標(biāo)準(zhǔn)中工作模式時(shí)的相應(yīng)規(guī)定。
隨著這些新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),對(duì)電源設(shè)計(jì)有了新的挑戰(zhàn)。為此,需要有新的舉措來(lái)面對(duì)新的挑戰(zhàn)。首先就是要用節(jié)能理念來(lái)推動(dòng)或重新設(shè)計(jì)。即:節(jié)能已成為一個(gè)重要的設(shè)計(jì)要求;而今60%的現(xiàn)有方案都無(wú)法滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求;關(guān)于外部電源(EPS)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布;不少公司新推出的產(chǎn)品系列能令您的設(shè)計(jì)符合所有日前及提議中的標(biāo)準(zhǔn).再則要用新技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),如為了降低待機(jī)模式的能耗,安森美半導(dǎo)體則側(cè)重于其他技術(shù),如跳周期待機(jī)模式,PWM控制器主控 PFC(輕載時(shí)關(guān)斷PFC以降低待機(jī)能耗)。此外,將諸多新技術(shù)和功能集成到芯片內(nèi),如DDS(動(dòng)態(tài)自供電)、頻率抖動(dòng)、Soxy-less(無(wú)線圈去磁檢測(cè))等,可起到簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)的作用,也相應(yīng)減少了功率損耗。值此僅就選擇節(jié)能芯片和利用智能電源管理技術(shù)節(jié)省能源二個(gè)方面加以研對(duì)。
3 節(jié)能芯片的選擇
3.1 Link Switch-LP器件特點(diǎn)及工作方式
⑴ LinkSwitch-LP系列的產(chǎn)品特性
[$page] 易于設(shè)計(jì)、外圍元件數(shù)目很少的解決方案;原邊電路控制器在負(fù)載超過(guò)峰值功率點(diǎn)時(shí)限制了輸出電流,無(wú)需電流檢測(cè)電阻;完善的故障保護(hù)—過(guò)熱、短路及開環(huán);可在通用輸入電壓范圍(85VAC-265VAC)內(nèi)操作;圖1為典型應(yīng)用的簡(jiǎn)化電路(a)及輸出特性(b),突出的特點(diǎn)是節(jié)能技術(shù):無(wú)需任何附加元件,輕松達(dá)到全球所有的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn);在265VAC輸入時(shí)的空載能耗<150mW;開/關(guān)控制可在極輕負(fù)載時(shí)具備恒定的效率,是達(dá)到強(qiáng)制性CEC標(biāo)準(zhǔn)的理想選擇。
⑵ LinkSwitch-LP的系統(tǒng)成本優(yōu)勢(shì)
從圖1可知:頻率抖動(dòng)降低了EMI,采用簡(jiǎn)單的EMI濾波;電感既用于濾波又用于保險(xiǎn)絲功能,見(jiàn)圖1中A點(diǎn)部分;內(nèi)部高壓恒流源省去了啟動(dòng)和偏置電路,見(jiàn)圖1中B點(diǎn)部分;內(nèi)部電流檢測(cè)電路省去了外圍的電流檢測(cè)電阻,見(jiàn)圖1中c點(diǎn)部分;嚴(yán)格的器件參數(shù)公差,低的限流點(diǎn),允許初級(jí)繞組上不使用箱位電路,見(jiàn)圖1 中D點(diǎn)部分;低成本的變壓器反饋穩(wěn)壓,見(jiàn)圖1中E點(diǎn)部分;輸出電壓由分壓電阻決定,有精確的FB腳電壓,見(jiàn)圖1中F點(diǎn)部分;開/關(guān)操作不需要頻率補(bǔ)償元件,見(jiàn)圖1中G點(diǎn)部分。針對(duì)有最低成本要求,且對(duì)恒壓/恒流要求寬松的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。
3.2典型應(yīng)用
圖2顯示的是一個(gè)典型的用LNK564IC構(gòu)成的6V 330mA恒壓/恒流(CV/CC)輸出電源電路的替代方案。以下對(duì)方案特點(diǎn)作一分析。
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