中心議題：

• 開關電源損耗分析
• 起動電路損耗分析
• 低電壓大電流的線性解決方案

解決方案：

• 電源脈衝跳躍技術
• 電源突變模式
• 電源非導通時間調製技術

目mu前qian發fa達da國guo家jia對dui電dian器qi產chan品pin功gong耗hao方fang麵mian的de要yao求qiu日ri益yi嚴yan格ge，並bing針zhen對dui待dai機ji功gong耗hao製zhi定ding了le很hen多duo標biao準zhun規gui範fan。為wei了le符fu合he這zhe些xie規gui範fan，很hen多duo新xin技ji術shu應ying運yun而er生sheng，主zhu要yao思si想xiang是shi讓rang開kai關guan電dian源yuan在zai負fu載zai很hen小xiao或huo空kong載zai處chu於yu待dai機ji狀zhuang態tai時shi能neng夠gou以yi較jiao低di開kai關guan頻pin率lv操cao作zuo。本ben文wen探tan討tao脈mai衝chong跳tiao躍yue模mo式shi(pulseskipping)
、突變模式(burstmode)及非導通時間調變(offtimemodulation)等三種較常用降頻技術
，介紹如何降低開關頻率以達到減少待機功耗的目的。
　　
zaihuanbaoyishiriyishoudaozhongshidelvseshidai
，youxiaoliyongyouxiandenengyuanyijingchengweirenmendegongshi。oumeiguojiaduiyudianqichanpinzaikongzaidaijishidegonghaodingyilemingquedeguifan，oumeng(EEC)公布的具體規定如表1所示，而在美國方麵，從2001年7月起該國就規定政府機構不得購買待機功耗超過1W的電器產品。由此可見，在不久的未來，電源轉換器低待機功耗將成為基本要求，這也是電源設計工程師必須麵臨的挑戰。


開關電源損耗分析
　　
開關電源的損耗包含導通損耗
、開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)以(yi)及(ji)外(wai)圍(wei)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)損(sun)耗(hao)，電(dian)路(lu)不(bu)同(tong)部(bu)分(fen)的(de)損(sun)耗(hao)成(cheng)因(yin)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)，因(yin)此(ci)抑(yi)製(zhi)損(sun)耗(hao)的(de)方(fang)法(fa)也(ye)有(you)不(bu)同(tong)。需(xu)要(yao)用(yong)數(shu)學(xue)方(fang)程(cheng)式(shi)量(liang)化(hua)這(zhe)些(xie)損(sun)耗(hao)，進(jin)而(er)整(zheng)理(li)出(chu)降(jiang)低(di)各(ge)部(bu)分(fen)損(sun)耗(hao)的(de)方(fang)法(fa)，才(cai)能(neng)得(de)出(chu)具(ju)體(ti)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)整(zheng)體(ti)損(sun)耗(hao)的(de)方(fang)案(an)。為(wei)了(le)討(tao)論(lun)方(fang)便(bian)，本(ben)文(wen)以(yi)常(chang)用(yong)的(de)回(hui)掃(sao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)為(wei)例(li)，將(jiang)各(ge)部(bu)分(fen)損(sun)耗(hao)以(yi)數(shu)學(xue)方(fang)程(cheng)式(shi)表(biao)示(shi)

，並(bing)列(lie)出(chu)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)。表(biao)2
、表3及表4分別為導通損耗、切換損耗以及外圍控製電路損耗的原因分析與解決對策。



youzhejizhangbiaofenxijieguokeyihenmingxiankanchu，daotongsunhaoheqiehuansunhaoyuzhuanhuanqikaiguanpinlvdeguanxifeichangmiqie，erjiaogaodepinlvkeyijiangdizhuanhuanqiduichunengyuanjian(電感與電容)大da小xiao的de要yao求qiu。為wei了le降jiang低di轉zhuan換huan器qi待dai機ji時shi的de損sun耗hao而er讓rang轉zhuan換huan器qi在zai低di負fu載zai或huo空kong載zai時shi將jiang開kai關guan頻pin率lv降jiang低di
，可ke以yi兼jian顧gu到dao元yuan件jian體ti積ji與yu能neng量liang損sun耗hao。目mu前qian已yi有you多duo種zhong技ji術shu基ji於yu這zhe種zhong概gai念nian應ying用yong到dao實shi際ji電dian源yuan管guan理liIC上，以下我們將就其中三種應用較為廣泛的技術分別介紹其設計概念與特性。
　　
脈衝跳躍技術
　　
圖1為脈衝跳躍技術示意圖。當負載降低時
，驅動功率開關的開關脈衝將被遮蔽(即跳過)，部分脈衝被省略也即等效於降低了開關頻率
，可降低高頻開關帶來的損耗，然而這種降頻方式會造成輸出電壓突降或突升(圖2)。


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在(zai)回(hui)掃(sao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)裏(li)，初(chu)級(ji)開(kai)關(guan)導(dao)通(tong)時(shi)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)激(ji)磁(ci)電(dian)感(gan)中(zhong)，開(kai)關(guan)截(jie)止(zhi)後(hou)，原(yuan)先(xian)儲(chu)存(cun)的(de)能(neng)量(liang)被(bei)釋(shi)放(fang)到(dao)負(fu)載(zai)一(yi)側(ce)。儲(chu)存(cun)在(zai)激(ji)磁(ci)電(dian)感(gan)中(zhong)的(de)功(gong)率(lv)可(ke)以(yi)表(biao)示(shi)為(wei)

(fS×Vin2×TON2)/(2×LP)。
　　
當(dang)負(fu)載(zai)降(jiang)低(di)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)時(shi)，脈(mai)衝(chong)跳(tiao)躍(yue)機(ji)製(zhi)將(jiang)使(shi)有(you)效(xiao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)減(jian)半(ban)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)轉(zhuan)換(huan)器(qi)供(gong)應(ying)負(fu)載(zai)的(de)功(gong)率(lv)減(jian)半(ban)，因(yin)此(ci)回(hui)掃(sao)電(dian)路(lu)將(jiang)增(zeng)加(jia)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)以(yi)補(bu)足(zu)輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)功(gong)率(lv)
，而(er)在(zai)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)增(zeng)加(jia)到(dao)負(fu)載(zai)所(suo)需(xu)功(gong)率(lv)之(zhi)前(qian)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)將(jiang)產(chan)生(sheng)突(tu)降(jiang)。相(xiang)反(fan)的(de)情(qing)形(xing)發(fa)生(sheng)在(zai)等(deng)效(xiao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)增(zeng)加(jia)時(shi)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)將(jiang)發(fa)生(sheng)突(tu)升(sheng)。這(zhe)種(zhong)負(fu)載(zai)變(bian)動(dong)時(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)突(tu)升(sheng)與(yu)突(tu)降(jiang)是(shi)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)非(fei)連(lian)續(xu)變(bian)動(dong)(以整數倍增加或降低)的必然結果。
　　
突變模式
　　
突變模式技術又稱打嗝模式(hiccupmode)或周期省略模式(圖3)。zaifuzaihendaqingkuangxia，huisaodianlugenjushuchudianyabianhualaitiaozhimaichongkuandu。dangfuzaijiangdidaoyidingchengdushi
，kongzhidianlujiangweichiyuanyoumaichongkuandu，zhuanerzhouqixingtiaoguobufenmaichong，kongzhidianlutongguojiangdizongmaichongkuanduhuozengjiazhebizhouqichangdudadaojiangdisunhaodemude。gaijishuyoulianggemingxiandequedian
，jidipinganraohuihezhebizhouqiyiqichuxian，erqiefuzaiturangaibianyehuizaochengshuchudianyatujiang。



非導通時間調製技術
　　
圖4顯示了非導通時間調製的基本原理。當負載改變時，開關頻率將連續降低或增加，開關頻率與輸出功率的關係如圖5所suo示shi。低di負fu載zai或huo空kong載zai時shi這zhe種zhong連lian續xu調tiao變bian降jiang低di開kai關guan頻pin率lv的de方fang式shi除chu了le可ke以yi有you效xiao降jiang低di能neng量liang損sun失shi外wai
，還hai可ke以yi避bi免mian前qian兩liang種zhong方fang法fa中zhong輸shu出chu電dian壓ya突tu升sheng或huo突tu降jiang的de問wen題ti。



　
起動電路損耗
　　
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，此處我們介紹一種起動速度快且損耗低的起動電路。圖6(a)為傳統起動電路，其中VSTA是脈寬調製控製器起始臨界電壓，TD_ON是啟動延遲時間，TD_ON=(C1×VSTA)/IC1。使用較大輸入電阻(Rin)可以有效降低電阻損耗
，但啟動延遲時間會延長。因此建議采用圖6(b)電路
，其中C1電容較小

，這樣在用大輸入電阻時能夠降低起動電路的損耗，同時仍然擁有較快起動速度。較大的C2電容可提供穩定的電壓給控製器使用，不會增加起動延遲時間。


圖7是一個輸入電壓90～264Vrms、輸出為12V/5A的交流-直流轉換器
，使用的控製芯片為SG6841
，采用BiCMOS工藝，其非導通時間調變在負載降到20%時開始起作用，輸入電阻為3MΩ。表5列出了主要的量測結果，在空載情況下，開關頻率設計在2到8KHz之間，可以降低音頻幹擾。