揭秘：如何提高开关电源待机效率

随着能源效率和环保的日益重要，人们对开关电源待机效率期望越来越高，客户要求电源制造商提供的电源产品能满足BLUE ANGEL,ENERGY STAR, ENERGY 2000等绿色能源标准，而欧盟对开关电源的要求是：到2005年，额定功率为0.3W~15W，15W~50W和50W~75W的开关电源，待机功耗需分别小于0.3W，0.5W和0.75W。而目前大多数开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时，电源效率急剧下降,待机效率不能满足要求。这就给电源设计工程师们提出了新的挑战。 【开关电源待机效率的重要性】 开关电源在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，而随着全球对能源效率和环境保护的重视，开关电源的待机效率成为了一个不可忽视的指标。待机效率是指电源在非工作状态下消耗的功率，这不仅关乎到能源的浪费，还直接影响产品的能效等级。例如，BLUE ANGEL、ENERGY STAR和ENERGY 2000等国际绿色能源标准对开关电源待机功耗有着明确的规定，以促进电源设计的节能化。欧盟在2005年提出的不同功率范围开关电源的待机功耗限制，表明了对这一指标的严格要求。 【开关电源待机损耗的分析】 开关电源的待机损耗主要来源于几个方面：MOSFET的导通损耗、MOSFET寄生电容损耗、开关交叠损耗、PWM控制器及启动电阻损耗、输出整流管损耗、箝位保护电路损耗以及反馈电路损耗。在待机状态下，由于主电路电流减小，MOSFET导通时间缩短，导致部分损耗降低，而寄生电容损耗、开关交叠损耗和启动电阻损耗成为主要的待机损耗源。 【提高待机效率的技术策略】 为了提升开关电源的待机效率，设计师们采取了多种方法： 1. **切断启动电阻**：启动电阻在电源启动后成为主要的待机损耗源，可以通过在启动后切断电阻通道或使用启动电阻与电容串联来降低其损耗。例如，某些控制器如TOPSWITCH和ICE2DS02G内建的启动电路可以实现这一点，或者设计特殊的启动电路，如UC3842反激式电源启动电路，以降低功耗。 2. **降低时钟频率**：通过平滑或突降的方式降低开关频率，可以减少开关次数，从而降低损耗。如SG6848芯片可以根据负载大小自动调节频率。此外，可以通过Q1的导通和关断控制，改变UCC3895的时钟周期，实现待机状态下的频率减小。 3. **切换工作模式**： - **QR→PWM**：如IRIS40xx芯片，通过辅助绕组电压控制QR与PWM模式的切换，使得轻载和待机时工作在低频的PWM模式。 - **PWM→PFM**：在额定功率下工作于PWM模式的电源，当负载减小，可以切换到PFM模式，通过固定开通时间和调节关断时间来降低工作频率。如LM2618控制的Buck转换器电路展示了这种模式切换对效率的提升。 这些策略的运用结合，能够显著提高开关电源在待机状态下的效率，满足严格的能效标准，并降低无谓的能源消耗，为电源设计提供了更环保、更经济的解决方案。在未来的开关电源设计中，不断探索和优化这些技术将是推动电源待机效率提升的关键。