如何設(shè)計一種簡潔高效的開關(guān)電源

　　全球能源價格的不斷上漲，使得各行各業(yè)不得不認(rèn)真考慮節(jié)能的問題。在各種節(jié)能方法中，提高開關(guān)電源的效率是一個重要手段，美國自提出80PLUS計劃后又推出85PLUS、88PLUS計劃，并且在短期內(nèi)實施。因此，盡可能提高開關(guān)電源的效率是電源行業(yè)不斷追求的目標(biāo)。

　　要想提高開關(guān)電源效率，首先要清楚影響開關(guān)電源的因素。一般來說，反激式及其衍生電路的效率最低，多極變換電路拓撲的效率低于單級變換。因此，在應(yīng)用中應(yīng)盡可能不采用上述電路拓撲。

　　對于正激式功率變換來說，占空比越大相對效率就越高，因此在實際設(shè)計中應(yīng)選擇盡可能大的占空比，如果占空比接近1則是最理想的。

　　輸入電壓變化范圍大的開關(guān)電源要比輸入電壓變化范圍小的效率低。避免輸入電壓大范圍變化或盡可能的避免不必要的輸入電壓變化裕量是提高開關(guān)電源效率的最簡單方法之一。

　　隨著開關(guān)頻率得越來越高，開關(guān)損耗已經(jīng)是不可忽視的因素。簡單的RCD緩沖電路方式是影響效率的重要因素。因此采用軟開關(guān)、零電壓開關(guān)可以有效地消除開關(guān)損耗。

　　應(yīng)用400——700V電壓等級的MOSFET，導(dǎo)通損耗可能占總損耗的三分之二。因此設(shè)法減小MOSFET的導(dǎo)通電阻可以有效地降低MOSFET的損耗。

　　基于上述因素，我們提出采用PFC+非穩(wěn)壓隔離變換器組合獲得高效率開關(guān)電源的實現(xiàn)方法。用MC33368實現(xiàn)PFC控制，采用IRS2453自振全橋變換器進行DC/DC變換。

　　由于PFC具有穩(wěn)壓功能，在輸出電壓穩(wěn)定度不是很高的應(yīng)用中，隔離變換可以不采用常規(guī)的PWM控制方式，而采用“100%”占空比的非PWM控制方式，這樣就可以將效率提高2%甚至更多。輸出電壓的穩(wěn)定可以由PFC環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓功能完成。

　　這樣就能將非穩(wěn)壓隔離變換器看成PFC的一部分，而PFC則變成隔離型PFC。由于隔離型PFC具有隔離功能、電壓關(guān)閉功能和穩(wěn)壓功能，就使其成為真正意義上的隔離型開關(guān)穩(wěn)壓電源。

　　采用非PWM工作方式所得到的最大占空比可以使全橋電路中的開關(guān)管在“零電壓”下導(dǎo)通，即實現(xiàn)“零電壓開關(guān)”。這樣能提高電路工作的可靠性，進一步減小損耗，提高效率。