開關電源損耗及相關問題解析
前言：如今科學技術在不斷的進步，產(chǎn)品在技術上的突破也在不斷的更新中。在某種程度上，甚至
技術的更新太快已經(jīng)超越了普通大眾的需求。即使這樣，在某些方面用戶的需求卻是無止境的。生產(chǎn)力的發(fā)
展和科學技術的更新?lián)Q代速度一直保持很快的速度。但是工業(yè)產(chǎn)品的運轉總是需要能源的支持，而能源問題
卻已經(jīng)成為本世紀最為熱門的話題之一。近一個世紀以來，工業(yè)的不斷進步都是靠著能源的支持，而百年的
無限制的消耗和浪費已經(jīng)造成大量能源的短缺，雖然科學研究者在極力尋找新的替代能源。但目前來說確是
遙不可及的事情。僅新能源的成本和推廣實施起來就不是很容易。所以目前依然是非可再生資源占絕對領導
地位。而能源產(chǎn)量的不斷減少，價格的不斷上漲，使得用戶對工業(yè)產(chǎn)品的效率問題捉奸的重視起來。僅開關
電源市場來分析，降低開關電源的損耗以及提高產(chǎn)品的效率問題成了電源行業(yè)追求的主要目標之一。本文就
此內容進行一些介紹和解析。
開關電源的損耗包含導通損耗、開關損耗以及外圍控制電路損耗，電路不同部分的損耗成因各不相同，因此
抑制損耗的方法也有不同。需要用數(shù)學方程式量化這些損耗，進而整理出降低各部分損耗的方法，才能得出
具體有效降低整體損耗的方案。
電力系統(tǒng)的最大能量損耗通常發(fā)生在AC/DC和DC/DC電源的功率轉換期間。每個設計都會優(yōu)先考慮節(jié)能，因
此轉換功率在80%到90%之間的開關電源成為主流。所有電源都按照數(shù)學模型工作，然而，在現(xiàn)實世界中卻
存在著各種問題，例如：部件存在缺陷、負載變化不定、線路功率失真和環(huán)境頻繁變化。為保證在可接受的折
衷方案下取得最佳效率，關鍵是要驗證和檢定開關電源的設計。要完成這些任務，通常需要測定開關功率損耗
和磁功率損耗來確定開關電源的效率，還要測定電源質量和諧波掌握電源線路上的開關電源的作用。
開關損耗的測量
開關電源中的開關晶體管切換速度快，最大程度地減少了能量損耗。對于開關電源來說，開關晶體管在開或
關狀態(tài)下少量散熱時損耗的能量最多。在切換期間發(fā)生能量損耗，這是因為儲存在二極管的電能以及儲存在寄生
電感和寄生電容的電能被釋放出來。“關斷損耗”是指設備從開到關過程中的損耗。“關斷損耗”同樣也指開關
設備從關到開過程中的能量損耗。
損耗對檢定電源、估計其效率是必要的，可采用示波器測開關損耗。使用帶有專業(yè)功率分析軟件的示波器，
可測出多開關周期的開關損耗和導電損耗，從而確定設備在不同時間的特性。從測量統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，可觀察到測量
結果的變化情況。要準確的測出接通損耗和關斷損耗是一項挑戰(zhàn)，因為損耗只在短時間內發(fā)生，在開關周期剩下
的時間里是極少出現(xiàn)的
導通損耗和切換損耗與轉換器開關頻率的關系非常密切，而較高的頻率可以降低轉換器對儲能元件(電感與電容
)大小的要求。為了降低轉換器待機時的損耗而讓轉換器在低負載或空載時將開關頻率降低，可以兼顧到元件體積
與能量損耗。目前已有多種技術基于這種概念應用到實際電源管理IC上。
當負載降低時，驅動功率開關的開關脈沖將被遮蔽(即跳過)，部分脈沖被省略也即等效于降低了開關頻率，可降
低高頻開關帶來的損耗，然而這種降頻方式會造成輸出電壓突降或突升。
在回掃轉換器里，初級開關導通時能量儲存在變壓器激磁電感中，開關截止后，原先儲存的能量被釋放到負載一
側。儲存在激磁電感中的功率可以表示為：(fS×Vin2×TON2)/(2×LP)。
當負載降低到一定程度時，脈沖跳躍機制將使有效開關頻率減半，這意味著轉換器供應負載的功率減半，因此回
掃電路將增加脈沖寬度以補足輸出負載所需要的功率，而在脈沖寬度增加到負載所需功率之前，輸出電壓將產(chǎn)生突降
。相反的情形發(fā)生在等效開關頻率增加時，輸出電壓將發(fā)生突升。這種負載變動時輸出電壓突升與突降是開關頻率非
連續(xù)變動(以整數(shù)倍增加或降低)的必然結果。
受世界性能源產(chǎn)量普遍降低的情況影響。未來一段時間內整個市場經(jīng)濟的能源價格將持續(xù)走高。工業(yè)產(chǎn)品的性能及效
率問題將會更加得到用戶的關注、也會得到電源企業(yè)的重視。未來的市場走向-繼續(xù)為提高產(chǎn)品的效率和降低產(chǎn)品的損
耗技術方面的研究，另一方面也需要積極的開發(fā)和發(fā)現(xiàn)新的替代能源。
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