綠色開關電源的設計要點
早又叫“綠色開關電源”，針對開關電源的“能源之星”曾經有了多個版本，隨著版本的晉級，開關電源的效率越來越高，待機功耗越來越小，但設計難度也會越來越大。開關電源的效率普通在滿載輸出功率時測試，但CEC（美國加州）及“能源之星”標準中對設計的均勻效率是在負載的四個測試點停止實踐丈量，行業(yè)共同關注的問題。
隨著現(xiàn)代科學技術的開展，器件的性能進步，特別是節(jié)能型電源芯片如雨后春筍般涌現(xiàn)，加上電路設計的成熟，要設計效率高、待機功耗小的節(jié)能型開關電源已是不太難的事情，設計節(jié)能型開關電源正是順應了節(jié)能減排的需求。近幾年來，美國“能源之星”的施行對設計和制造高性能的節(jié)能型開關電源起到了火上澆油的作用。
契合“能源之星”的開關電源又叫“綠色開關電源”，針對開關電源的“能源之星”曾經有了多個版本，隨著版本的晉級，開關電源的效率越來越高，待機功耗越來越小，但設計難度也會越來越大。開關電源的效率普通在滿載輸出功率時測試，但CEC（美國加州）及“能源之星”標準中對設計的均勻效率是在負載的四個測試點停止實踐丈量，這四個點是：25%，50%，75%及1 0 0%，設計是有一定難度的。
自己如今以圖一的電路圖為例，以美國加州能源之星法案（Ⅳ等級）Table U-2（2008年1月執(zhí)行）為設計根據來論述設計綠色開關電源的要點。美國加州能源之星法案（Ⅳ等級）Table U-2的請求如下：
留意1：表中Pn是外置型開關電源的規(guī)范輸出功率，Ln是自然對數。
留意2：美國加州“能源之星”是強迫執(zhí)行的，是美國加州中央法規(guī)。進入美國加州的商品開關電源必需恪守這一法規(guī)。我國不少廠商是依照美國加州“能源之星”法案來設計和消費綠色開關電源的。
圖一所示是輸出為12V3A的并聯(lián)型反激式開關電源，作為14英寸至17英寸的液晶顯現(xiàn)器的電源適配器之用。
綠色開關電源的主要內容是效率高，待機功耗小。36W的效率請求大于83%，待機功耗要小于0.5W。如今的電源芯片供給商提供的普通都是綠色電源芯片，待機功耗普通都會很小。但是，效率高除了與芯片有關外，還與其它器件有流＋反向漏電流Idss×反壓，用6N60加散熱器可滿足請求。
二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下，在12V3A輸出時，請求工作耐壓大于輸出電壓的4倍，工作電流大于輸出電流的3倍，用耐壓60V，工作電流為16A的SB1660肖特基二極管可滿足請求，但一定要加散熱器。
電源芯片的功耗越小越好，由于它除了影響整機效率和待機功耗外，還觸及整機的工作穩(wěn)定性，其功耗越大，溫升越高，工作越不穩(wěn)定。如昂寶公司的綠色開關電源芯片0B2269AP，其正常工作功耗小于30mW，工作穩(wěn)定。
開關變壓器的損耗是整機損耗的大頭，它包括銅損和磁損。簡單復制人家的優(yōu)質開關變壓器很難做成損耗小的開關變壓器的，由于開關變壓器的損耗是一個復雜的關系，與磁芯的質量、設計、繞制工藝等有關。拿設計反激式開關變壓器而言，它與工作頻率、導通時間、繞制辦法、磁隙（磨磁芯）等有關。開關變壓器的設計是設計開關電源的中心，要有深邃的理論學問和多年的經歷沉淀，優(yōu)秀的開關電源設計工程師在選擇高質量的磁芯、分離先進的繞制工藝，能設計出效率高于97%的開關變壓器。圖一中的開關變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L，開關工作頻率為65KHz，導通時間是0.42T（T是周期），初級78圈，次級8圈，芯片供電繞組9圈，初級電感量1.2mH，漏感小于35uH，變壓器的效率可達96%，工作時溫升低于60℃。阻尼吸收網絡由R2、C3、D1組成，D1用UF4007，C3用1000V4700PF的高壓瓷片電容器，R2為120K2W的電阻，R2與C3配合得好，脈沖吸收效果明顯，R2與C3失配太多，不但損耗加大，還會輻射電磁波而使EMC過不了關。經測試，該網絡的損耗小于0.4W。要留意，該網絡的設計是與電源芯片、工作頻率、變壓器的設計有關的，不能應用于一切開關電源的電路。
由于二次整流管在工作時會產生尖脈沖，在輸出中會疊加雜波，并且還會輻射電磁波而使EMC難過關，故要在二極管兩端并聯(lián)尖脈沖吸收網絡R8與C8，圖一中C8為22000PF100V的瓷片電容、R8為56歐姆0.5W的碳膜電阻，此吸收網絡也是有一定功耗的，C8越大R8越小，損耗越大。
圖一尖脈沖吸收網絡的功率損耗小于0.25W。同樣要留意，吸收網絡的設計也與電源芯片、開關頻率、肖特基二極管的特性、變壓器的設計有關的。
阻波電感L2能使輸出紋波減小，普通是用漆包線在6毫米粗的磁棒上繞8到16圈。要留意，由于要經過大電流，故漆包線要粗，圈數不要太多，以免產生過大的壓降而增大損耗。圖一中的L2的電感量為12uH，用粗0.8毫米的漆包線繞制，至于繞幾圈，要視磁棒的磁資料參數而定。
L2的設計與電源的工作頻率、輸出電流有關。特別提示大家留意的是，DC輸出線（圖中未畫）一定要到達或超越3A，否則，由于經過的電流大，可能在DC輸出線上產生的功率損耗是最大的冤大頭。
DC輸出線在電源適配器中的價錢比重較大，不少消費商會降低其載流量而減少本錢，結果會使效率得不到保證。
自己依照圖一電路參數設計的反激式開關電源，在國內規(guī)范輸入電壓（220V50Hz正弦交流電）下，在輸出功率的25％測試時，輸出紋波為45mVpp，效率是83.4%；在輸出功率的50%測試時，輸出紋波為48mVpp，效率是83.8%；在輸出功率的7 5%測試時，輸出紋波為53mVpp，效率是84.5%；在滿載輸出功率測試時，輸出紋波為58mVpp，效率是84.8%。待機功耗小于0.4W。契合CEC（美國加州）“能源之星”法案Table U-2（2008年1月執(zhí)行）綠色開關的請求。
開關電源設計工程師要有深沉的理論功底和豐厚的設計經歷以及留意設計細節(jié)等才干到達美國加州能源之星法案Ⅳ等級的設計請求。但是，契合“能源之星”的綠色開關電源不一定是優(yōu)質電源，還請求其它參數契合，綠色開關電源只是在原來的開關電源參數上進步了有關能效的參數規(guī)范而已。
隨著人們低碳生活的需求，開關電源的能效請求會越來越高，開關電源的設計難度也會越來越大，這就請求開關電源設計工程師不時更新學問，熟習新資料，學習新技術，控制新工藝，對技術錦上添花，這樣才干設計出高質量的綠色開關電源。
隨著現(xiàn)代科學技術的開展，器件的性能進步，特別是節(jié)能型電源芯片如雨后春筍般涌現(xiàn)，加上電路設計的成熟，要設計效率高、待機功耗小的節(jié)能型開關電源已是不太難的事情，設計節(jié)能型開關電源正是順應了節(jié)能減排的需求。近幾年來，美國“能源之星”的施行對設計和制造高性能的節(jié)能型開關電源起到了火上澆油的作用。
契合“能源之星”的開關電源又叫“綠色開關電源”，針對開關電源的“能源之星”曾經有了多個版本，隨著版本的晉級，開關電源的效率越來越高，待機功耗越來越小，但設計難度也會越來越大。開關電源的效率普通在滿載輸出功率時測試，但CEC（美國加州）及“能源之星”標準中對設計的均勻效率是在負載的四個測試點停止實踐丈量，這四個點是：25%，50%，75%及1 0 0%，設計是有一定難度的。
自己如今以圖一的電路圖為例，以美國加州能源之星法案（Ⅳ等級）Table U-2（2008年1月執(zhí)行）為設計根據來論述設計綠色開關電源的要點。美國加州能源之星法案（Ⅳ等級）Table U-2的請求如下：
留意1：表中Pn是外置型開關電源的規(guī)范輸出功率，Ln是自然對數。
留意2：美國加州“能源之星”是強迫執(zhí)行的，是美國加州中央法規(guī)。進入美國加州的商品開關電源必需恪守這一法規(guī)。我國不少廠商是依照美國加州“能源之星”法案來設計和消費綠色開關電源的。
圖一所示是輸出為12V3A的并聯(lián)型反激式開關電源，作為14英寸至17英寸的液晶顯現(xiàn)器的電源適配器之用。
綠色開關電源的主要內容是效率高，待機功耗小。36W的效率請求大于83%，待機功耗要小于0.5W。如今的電源芯片供給商提供的普通都是綠色電源芯片，待機功耗普通都會很小。但是，效率高除了與芯片有關外，還與其它器件有流＋反向漏電流Idss×反壓，用6N60加散熱器可滿足請求。
二次整流管工作在高頻脈沖狀態(tài)下，在12V3A輸出時，請求工作耐壓大于輸出電壓的4倍，工作電流大于輸出電流的3倍，用耐壓60V，工作電流為16A的SB1660肖特基二極管可滿足請求，但一定要加散熱器。
電源芯片的功耗越小越好，由于它除了影響整機效率和待機功耗外，還觸及整機的工作穩(wěn)定性，其功耗越大，溫升越高，工作越不穩(wěn)定。如昂寶公司的綠色開關電源芯片0B2269AP，其正常工作功耗小于30mW，工作穩(wěn)定。
開關變壓器的損耗是整機損耗的大頭，它包括銅損和磁損。簡單復制人家的優(yōu)質開關變壓器很難做成損耗小的開關變壓器的，由于開關變壓器的損耗是一個復雜的關系，與磁芯的質量、設計、繞制工藝等有關。拿設計反激式開關變壓器而言，它與工作頻率、導通時間、繞制辦法、磁隙（磨磁芯）等有關。開關變壓器的設計是設計開關電源的中心，要有深邃的理論學問和多年的經歷沉淀，優(yōu)秀的開關電源設計工程師在選擇高質量的磁芯、分離先進的繞制工藝，能設計出效率高于97%的開關變壓器。圖一中的開關變壓器的磁芯選用浙江天通的EE-30L，開關工作頻率為65KHz，導通時間是0.42T（T是周期），初級78圈，次級8圈，芯片供電繞組9圈，初級電感量1.2mH，漏感小于35uH，變壓器的效率可達96%，工作時溫升低于60℃。阻尼吸收網絡由R2、C3、D1組成，D1用UF4007，C3用1000V4700PF的高壓瓷片電容器，R2為120K2W的電阻，R2與C3配合得好，脈沖吸收效果明顯，R2與C3失配太多，不但損耗加大，還會輻射電磁波而使EMC過不了關。經測試，該網絡的損耗小于0.4W。要留意，該網絡的設計是與電源芯片、工作頻率、變壓器的設計有關的，不能應用于一切開關電源的電路。
由于二次整流管在工作時會產生尖脈沖，在輸出中會疊加雜波，并且還會輻射電磁波而使EMC難過關，故要在二極管兩端并聯(lián)尖脈沖吸收網絡R8與C8，圖一中C8為22000PF100V的瓷片電容、R8為56歐姆0.5W的碳膜電阻，此吸收網絡也是有一定功耗的，C8越大R8越小，損耗越大。
圖一尖脈沖吸收網絡的功率損耗小于0.25W。同樣要留意，吸收網絡的設計也與電源芯片、開關頻率、肖特基二極管的特性、變壓器的設計有關的。
阻波電感L2能使輸出紋波減小，普通是用漆包線在6毫米粗的磁棒上繞8到16圈。要留意，由于要經過大電流，故漆包線要粗，圈數不要太多，以免產生過大的壓降而增大損耗。圖一中的L2的電感量為12uH，用粗0.8毫米的漆包線繞制，至于繞幾圈，要視磁棒的磁資料參數而定。
L2的設計與電源的工作頻率、輸出電流有關。特別提示大家留意的是，DC輸出線（圖中未畫）一定要到達或超越3A，否則，由于經過的電流大，可能在DC輸出線上產生的功率損耗是最大的冤大頭。
DC輸出線在電源適配器中的價錢比重較大，不少消費商會降低其載流量而減少本錢，結果會使效率得不到保證。
自己依照圖一電路參數設計的反激式開關電源，在國內規(guī)范輸入電壓（220V50Hz正弦交流電）下，在輸出功率的25％測試時，輸出紋波為45mVpp，效率是83.4%；在輸出功率的50%測試時，輸出紋波為48mVpp，效率是83.8%；在輸出功率的7 5%測試時，輸出紋波為53mVpp，效率是84.5%；在滿載輸出功率測試時，輸出紋波為58mVpp，效率是84.8%。待機功耗小于0.4W。契合CEC（美國加州）“能源之星”法案Table U-2（2008年1月執(zhí)行）綠色開關的請求。
開關電源設計工程師要有深沉的理論功底和豐厚的設計經歷以及留意設計細節(jié)等才干到達美國加州能源之星法案Ⅳ等級的設計請求。但是，契合“能源之星”的綠色開關電源不一定是優(yōu)質電源，還請求其它參數契合，綠色開關電源只是在原來的開關電源參數上進步了有關能效的參數規(guī)范而已。
隨著人們低碳生活的需求，開關電源的能效請求會越來越高，開關電源的設計難度也會越來越大，這就請求開關電源設計工程師不時更新學問，熟習新資料，學習新技術，控制新工藝，對技術錦上添花，這樣才干設計出高質量的綠色開關電源。
| 【上一個】 開關電源中光耦隔離的幾種典型接法對比 | 【下一個】 反激式開關電源的零電壓開關設計 |
| ^ 淺談“能源之星”綠色開關電源的設計要點 | ^ 淺談綠色開關電源的設計要點 |
| ^ 綠色開關電源的設計要點 |