Technische Ansätze zur Reduzierung des Stromverbrauchs in Hochleistungs-Schaltnetzteilen
Wenn derzeit die meisten Schaltnetzteile von Nennlast auf Leichtlast- und Standby-Modus umschalten, sinkt die Leistungseffizienz stark und die Standby-Effizienz kann die Anforderungen nicht erfüllen. Dies stellt Energiedesign-Ingenieure vor neue Herausforderungen.
Analyse des Stromverbrauchs von Schaltnetzteilen
Um die Standby-Verluste zu reduzieren und die Standby-Effizienz von Schaltnetzteilen zu verbessern, muss zunächst die Zusammensetzung der Verluste von Schaltnetzteilen analysiert werden. Am Beispiel eines Flyback-Netzteils äußern sich seine Betriebsverluste hauptsächlich als MOSFET-Leitungsverlust und MOSFET-Leitungsverlust
Im Standby-Modus ist der Hauptstromkreis niedrig, die Leitungszeit des MOSFET ist kurz und der Schaltkreis arbeitet im DCM-Modus, sodass die damit verbundenen Leitungsverluste, Sekundärgleichrichterverluste usw. gering sind. Zu diesem Zeitpunkt bestehen die Verluste hauptsächlich aus parasitären Kapazitätsverlusten, Schalterüberlappungsverlusten und Anlaufwiderstandsverlusten.
Schaltüberlappungsverlust, Verlust des PWM-Controllers und seines Startwiderstands, Verlust der Ausgangsgleichrichterröhre, Verlust der Klemmschutzschaltung, Verlust der Rückkopplungsschaltung usw. Die ersten drei Verluste sind direkt proportional zur Frequenz, d. h. direkt proportional zur Anzahl der Geräteschalter pro Zeiteinheit.
Methoden zur Verbesserung der Standby-Effizienz von Schaltnetzteilen
Laut der Verlustanalyse können das Abschalten des Startwiderstands, die Reduzierung der Schaltfrequenz und die Verringerung der Anzahl der Schalter die Standby-Verluste reduzieren und die Standby-Effizienz verbessern. Zu den spezifischen Methoden gehören: Reduzierung der Taktfrequenz; Wechsel vom Hochfrequenz-Arbeitsmodus zum Niederfrequenz-Arbeitsmodus, z. B. Wechsel vom Quasiresonanzmodus (QR) zur Pulsweitenmodulation
Bei der Flyback-Stromversorgung wird der Steuerchip nach dem Start über die Hilfswicklung mit Strom versorgt, und der Spannungsabfall am Startwiderstand beträgt etwa 300 V. Stellen Sie den Startwiderstand auf 47 kΩ ein und verbrauchen Sie fast 2 W Leistung. Um die Standby-Effizienz zu verbessern, muss der Widerstandskanal nach dem Start abgeschaltet werden. TOPSWITCH, ICE2DS02G verfügt über einen speziellen Startschaltkreis im Inneren, der den Widerstand nach dem Start abschalten kann. Verfügt die Steuerung nicht über einen eigenen Anlaufstromkreis, kann auch ein Kondensator in Reihe mit dem Anlaufwiderstand geschaltet werden und die Verluste nach dem Anlauf allmählich auf Null sinken. Der Nachteil besteht darin, dass die Stromversorgung nicht automatisch neu gestartet werden kann und der Stromkreis erst nach Abtrennen der Eingangsspannung und Entladen des Kondensators neu gestartet werden kann.
