大功率開關電源適配器現狀_特點及其發展方向

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大功率開關電源適配器現狀_特點及其發展方向

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便攜式電子設備，如：筆記本、液晶電視、數碼相機、掌上媒體中心以及工業自動測試設備等，其內部往往由電池組直接供電。為了能夠使用工頻交流電源進行工作或為其內部電池組充電，必須要有一個AC/DC轉換裝置，這就是開關電源適配器。如圖1.1所示。

圖1.1開關電源適配器示意圖

電源適配器的輸出電壓一般只有十幾伏（要根據機內電池組電壓確定)，輸出功率較小，只有幾瓦到幾十瓦。為了使其具有全球通用性，開關電源適配器通常都具有較寬的輸入電壓范圍（85VAC—275VAC)。開關電源適配器與普通開關電源的較大區別就在于：它沒有使用鼠籠式金屬外殼，而是出于安全因素采用了全封閉朔料外殼。因此，在同等功率條件開關電源適配器的散熱更加困難，如何提高效率，減少發熱量是開關電源適配器設計的難點所在。

1.2開關電源適配器的現狀及其發展方向
開關電源適配器正在發生很大的變化，目前手機適配器的體積己經比1995年減小了 70%, 60W以上的開關電源適配器的體積也即將減小一半。開關電源適配器體積能減小的主要原因在于：
1、單片集成開關電源芯片的使用，提高了適配器的器件安裝密度。
2、髙壓大功率縱向M0S管的導通電阻顯著降低以及同步整流技術的使用，提高了開關電源適配器的效率，有效地消除了以前適配器為散熱需求而保留的空間。現在高壓大功率縱向MOS管的導通電阻已降為原來的四分之一，100V同步整流二極管的導通電阻也降到7mQ。開關電源適配器的效率顯著提高，由過去的80%提髙至現在的85—88%。
3、開關頻率進一步提高，有效地降低了磁芯變壓器的體積和濾波電容的容量。同時三重絕緣線的使用也可以是適配器的磁芯變壓器的體積減小15%。
現在開關頻率己經由較初的20K—45K,提高到現在的135K,并且進一步向200K—500K發展。
4、新技術的出現有效的降低了開關電源適配的體積和重M。例如：現在正在使用和發展的模擬諧振技術。
隨著大功率電源適配器的大量使用，空載功耗和待機功耗已經成了電網中不可忽視的能量損失。如何消除這些功耗，節約能源已成人們的共識。
綠色電源的基本要求為：
1、在滿負載的條件下，輸出功率應高于80%。
2、在待機模式下，其輸入功率要小于1W。
3、在空載條件下，輸入功率要低于0.7W。
從2001年7月起，美國就規定政府機構不得購買待機功耗超過1W的電器產品。可見大功率電源適配器低待機功耗己成為基本要求，這也是適配器設計工程師必須面臨的挑戰。

綠色電源設計過程中使用的新技術主要有：
1、微功耗啟動技術：起動電路損耗在電源轉換器空載待機損耗中占很高的比例，現在開關電源控制器的啟動電流一般都不超過4011A,遠低于過去的1mA,有效地提高了適配器的效率。
2、軟啟動技術：軟啟動技術就是在開關電源啟動的10mS內，限制PWM控制器的輸出脈沖寬度，使其按一定的速率線性增加，軟啟動技術有效地降低了開關電源在啟&時的瞬態功耗，減小功率開關管在電源啟動時所受的沖擊，增加了開關電源的可靠性。同時也抑制開關電源在啟動時的電磁干擾。
3、降頻技術:當開關電源負載非常小，以至于當占空比較小時（6 <1. 5%)其輸出功率仍然大于負載所消耗的能量，通常要采用降頻技術來進一步降低占空比，從而進一步降低開關電源空載及待機損耗。現在降頻技術主要有三種，分別為：脈沖跳過模式（pulse skipping)、突變模式（burst mode)以及非導通時間調制模式（offtime modulation)。
脈沖跳過技術的特點是：當負載降低時，驅動功率開關管的部分脈沖將被屏蔽（即跳過）降低了開關頻率，減小了高頻開關時的功率損耗。缺點在于這種降頻方式會造成輸出電壓的突降或突升。
突變模式的特點是：控制電路根據輸出電壓變化來調整開關脈沖的寬度,當負載下降到一定程度時，控制電路維持原有寬度，轉而跳過部分脈沖，通過增加屏蔽周期的長度達到降低損耗的目的。缺點在于低頻干擾會和屏蔽周期一起出現。而且負載的突然改變也會造成輸出電壓的突升或突降。
非導通時間調制技術的特點是：當負載改變時，開關頻率將連續降低或增加，當適配器低負載或空載時這種周期連續的改變不僅可以降低能量損失，還可以避免前兩種方法中輸出電壓突開或突降的問題。現在便攜式電了-設備功能越來越強大，導致它的功率消耗也越來越多。
尤其是筆id本電腦功率的進一步增加以及工業現場測試設備功率的不斷增加，都導致市場對120W及120W以上的開關大功率電源適配器的需求日益強勁。然而現在的開關電源適配技術并不能滿足新一代適配器發展的要求，因此大功率己成為新一代開關電源適配器研究的熱點問題。

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| 發布時間：2017.10.07 來源：電源適配器生產廠家

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