全球对能源成本上涨、环保和能源可持续性的关注正在推动欧盟、美国加州等地的相关机构相继推出降低电子设备能耗的规范。交流输入电源,不论是独立式的还是集成在电子设备中的,都会造成一定的能源浪费:首先,电源的效率不可能是100%,部分能量在电源大负载工作时被浪费掉;其次,当负载未被使用时,连接交流线的电源会以待机功耗的形式消耗能量。 近年来,对电源效率等级的要求日趋严格。最近,80%以上的效率已成为了基本标准。新倡议的能效标准更是要求效率达到87%及以上。此外,只在满负载下测量效率的老办法已被淘汰。目前的新标准涉及了额定负载的25%、50%、75%和100%这四个点的平均水平。同样地,最大允许待机功耗也越来越受到限制,欧盟提议所有设备的待机功耗均应低于500mW,对于本文将讨论的电视机,则小于200mW。 除专家级的高效率电源设计领域之外,电子设备中所用的功率范围从1W到500W的交流输入电源一直以来主要采用两种拓扑:标准(或硬开关)反激式(flyback)拓扑和双开关正激拓扑。这两种拓扑都很易于理解,但它们存在的问题以及如何予以避免这些问题,业界都已有充分认识。 不过,随着对效率的要求不断提高,这两种拓扑将逐渐被三种新的拓扑所取代:准谐振反激式拓扑、LLC谐振转换器拓扑和不对称半桥拓扑。准谐振反激式拓扑已被成功用于最低功率级到200W以上的范围。在70W~100W范围,LLC谐振转换器比准谐振反激式拓扑更有效。而在这两个功率级之上,不对称半桥转换器也很有效。 工作原理 准谐振和谐振拓扑都能够降低电路中的导通开关损耗。图1对比了连续传导模式(CCM)反激式、准谐振反激式和LLC谐振转换器的导通开关波形。 所有情况下的开关损耗都由下式表示: |