绿色开关电源的设计要点及其案例详解

　　本人现在以图一的电路图为例，以美国加州能源之星法案（Ⅳ等级）Table U-2（2008年1月执行）为设计依据来阐述设计绿色开关电源的要点。美国加州能源之星法案（Ⅳ等级）Table U-2的要求如下：

　　注意1：表中Pn是外置型开关电源的标准输出功率，Ln是自然对数。

　　注意2：美国加州“能源之星”是强制执行的，是美国加州地方法规。进入美国加州的商品开关电源必须遵守这一法规。我国不少厂商是按照美国加州“能源之星”法案来设计和生产绿色开关电源的。

　　图一所示是输出为12V3A的并联型反激式开关电源，作为14英寸至17英寸的液晶显示器的电源适配器之用。

　绿色开关电源的设计要点

　　绿色开关电源的主要内容是效率高，待机功耗小。36W的效率要求大于83%，待机功耗要小于0.5W。现在的电源芯片供应商提供的一般都是绿色电源芯片，待机功耗一般都会很小。但是，效率高除了与芯片有关外，还与其它器件有流＋反向漏电流 Idss×反压，用6N60加散热器可满足要求。

　　二次整流管工作在高频脉冲状态下，在12V3A输出时，要求工作耐压大于输出电压的4 倍，工作电流大于输出电流的3倍，用耐压60V，工作电流为16A的SB1660肖特基二极管可满足要求，但一定要加散热器。

　　电源芯片的功耗越小越好，因为它除了影响整机效率和待机功耗外，还涉及整机的工作稳定性，其功耗越大，温升越高，工作越不稳定。如昂宝公司的绿色开关电源芯片 0B2269AP，其正常工作功耗小于30mW，工作稳定。

　　开关变压器的损耗是整机损耗的大头，它包括铜损和磁损。简单复制人家的优质开关变压器很难做成损耗小的开关变压器的，因为开关变压器的损耗是一个复杂的关系，与磁芯的品质、设计、绕制工艺等有关。拿设计反激式开关变压器而言，它与工作频率、导通时间、绕制方法、磁隙（磨磁芯）等有关。开关变压器的设计是设计开关电源的核心，要有高深的理论知识和多年的经验沉淀，优秀的开关电源设计工程师在选择高品质的磁芯、结合先进的绕制工艺，能设计出效率高于97%的开关变压器。图一中的开关变压器的磁芯选用浙江天通的EE-30L，开关工作频率为65KHz，导通时间是0.42T（T是周期），初级78圈，次级8圈，芯片供电绕组9圈，初级电感量 1.2mH，漏感小于35uH，变压器的效率可达96%，工作时温升低于60℃。阻尼吸收网络由R2、C3、D1组成，D1用UF4007，C3用 1000V4700PF的高压瓷片电容器，R2为120K2W的电阻，R2与C3配合得好，脉冲吸收效果明显，R2与C3失配太多，不但损耗加大，还会辐射电磁波而使EMC过不了关。经测试，该网络的损耗小于0.4W。要注意，该网络的设计是与电源芯片、工作频率、变压器的设计有关的，不能应用于所有开关电源的电路。

　　由于二次整流管在工作时会产生尖脉冲，在输出中会叠加杂波，并且还会辐射电磁波而使EMC难过关，故要在二极管两端并联尖脉冲吸收网络R8与C8，图一中C8为22000PF100V的瓷片电容、R8为56欧姆0.5W的碳膜电阻，此吸收网络也是有一定功耗的，C8越大R8 越小，损耗越大。