Technischer Ansatz zur Reduzierung des Stromverbrauchs bei Hochleistungs-Schaltnetzteilen
Mit der wachsenden Bedeutung von Energieeffizienz und Umweltschutz erwarten die Menschen von Schaltnetzteilen immer mehr eine hohe Standby-Effizienz. Die Kunden fordern von den Netzteilherstellern, dass sie Netzteilprodukte liefern, die den Standards BLUEANGEL, ENERGYSTAR, ENERGY2000 und anderen Ökostromstandards entsprechen. Die Europäische Union schreibt für Schaltnetzteile Folgendes vor: Bis 2005 darf die Nennleistung von Schaltnetzteilen 0,3 W–15 W, 15 W–50 W und 50 W–75 W betragen, der Standby-Stromverbrauch muss jeweils unter 0,3 W, 0,5 W und 0,75 W liegen.
Bei den meisten aktuellen Schaltnetzteilen sinkt die Effizienz des Netzteils stark, wenn sie von der Nennlast in den Niedriglast- und Standby-Zustand wechseln. Die Standby-Effizienz kann die Anforderungen nicht erfüllen. Dies stellt eine neue Herausforderung für die Konstrukteure von Netzteilen dar.
Analyse des Stromverbrauchs von Schaltnetzteilen
Um den Standby-Verlust des Schaltnetzteils zu reduzieren und die Standby-Effizienz zu verbessern, müssen wir zunächst die Zusammensetzung des Schaltnetzteilverlusts analysieren. Bei einem Flyback-Netzteil beispielsweise äußern sich die Betriebsverluste hauptsächlich wie folgt: MOSFET-Leitungsverlust MOSFET-Leitungsverlust
Im Standby-Zustand ist der Hauptstromkreisstrom gering und die MOSFET-Leitungszeit ton sehr kurz. Der Stromkreis arbeitet im DCM-Modus, sodass die damit verbundenen Leitungsverluste und Sekundärgleichrichterverluste gering sind. Zu diesem Zeitpunkt setzen sich die Verluste hauptsächlich aus parasitären Kapazitätsverlusten, Schaltüberlappungsverlusten und Anlaufwiderstandsverlusten zusammen.
Schaltüberlappungsverlust, PWM-Controller und sein Startwiderstandsverlust, Ausgangsgleichrichterverlust, Klemmschutzschaltungsverlust, Rückkopplungsschaltungsverlust. Die ersten drei Verluste sind proportional zur Frequenz, d. h. zur Anzahl der Geräteschalter pro Zeiteinheit.
Verbessern Sie die Standby-Effizienz von Schaltnetzteilmethoden
Gemäß der Verlustanalyse kann das Abschalten des Startwiderstands, die Reduzierung der Schaltfrequenz und die Reduzierung der Anzahl der Schaltvorgänge den Standby-Verlust verringern und die Standby-Effizienz verbessern. Konkrete Methoden sind: Reduzierung der Taktfrequenz; Umschalten vom Hochfrequenz-Betriebsmodus zum Niederfrequenz-Betriebsmodus, z. B. Umschalten vom Quasi-Resonanzmodus (QuasiResonant, QR) auf Pulsweitenmodulation (PulseWidthModulation, PWM), Umschalten von Pulsweitenmodulation auf Pulsfrequenzmodulation (PulseFrequencyModulation, PFM); umschaltbare Standby-Effizienz der Stromversorgung (PFM); steuerbarer Pulsmodus (BurstMode).
Abschalten des Anlaufwiderstandes
Bei der Flyback-Stromversorgung wird der Steuerchip nach dem Start durch die Hilfswicklung mit Strom versorgt, und der Spannungsabfall am Startwiderstand beträgt etwa 300 V. Um die Standby-Effizienz zu verbessern, muss der Widerstandskanal nach dem Start abgeschaltet werden, und der ICE2DS02G verfügt über eine spezielle Startschaltung, um den Widerstand nach dem Start abzuschalten. Wenn der Controller keine spezielle Startschaltung hat, können Sie den Widerstand auch in Reihe mit einem Kondensator starten, wodurch der Verlust nach dem Start allmählich auf Null reduziert werden kann. Der Nachteil besteht darin, dass die Stromversorgung sich nicht selbst neu starten kann. Trennen Sie einfach die Eingangsspannung, damit sich der Kondensator entlädt und die Schaltung erneut gestartet wird.
