提高开关电源效率的电路和系统方法

开关电源的功耗包括由半导体开关、磁性元件和布线等的寄生电阻所产生的固定损耗以及进行开关操作时的开关损耗。对于固定损耗,由于它主要取决于元件自身的特性,因此需要通过元件技术的改进来予以抑制。在磁性元件方面,对于兼顾了集肤效应和邻近导线效应的低损耗绕线方法的研究由来已久。为了降低源自变压器漏感的开关浪涌所引起的开关损耗,人们开发出了具有浪涌能量再生功能的缓冲电路等新型电路技术。

以下是提高开关电源效率的电路和系统方法:

第一种方法:ZVS(零电压开关)、ZCS(零电流开关)等利用谐振开关来降低开关损耗的方法。
这种对于降低开关损耗极为有效,但问题是因峰值电流和峰值电压所导致的固定损耗将会增加。

第二种方法:运用以有源箝位电路为代表的边缘谐振(Edge ResONance)来降低开关损耗。
这种方法是为解决该问题而开发的有源缓冲器(Active Snubber),是一种极为实用的ZVS方式;但是,由轻负载条件下的无功电流所引发的效率下降问题却是其一大缺陷。

第三种方法:通过延展开关元件的导通时间以抑制峰值电流的方法来减少固定损耗。
在这一种方法中,采用抽头感器的方式是比较有效的,它能够应付有漏感所引起的浪涌现象。

第四种方法:在低电压大电流的场合通过改善同步整流电路的方法来减少固定损耗。
两段式结构是实现同步整流电路高效工作的方法之一,它采用接近0.5的固定时间比率,并由前段的转换器来进行输出电压控制。它一反“两段式结构将导致效率下降”这一传统思维模式,在低电压大电流的场合非常有效。

第五种方法:利用转换器的并联结构来减少固定损耗。
最后这种方法,既可将整个转换器电路进行并联,也可像电流倍增器那样部分采用并联结构。


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