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图4.1 输出纹波噪声波形
4.3 电压反馈环路动静态响应指标的实现与完善
电压反馈环路动态响应直接反应了输出电压的特性,在动态跳变中,如果出现了高频振荡(最容易出现的是在环境温度最高的情况下),可以在输出的波形中看得出来。在静态中,如果在100Hz时输出电压产生交流正弦波,则这交流正弦波就会被一阶电解电容所吸收,从而使电解电容的温度升高,从而使电解电容的寿命下降,这是不允许的。所以一个产品的设计中,环路的设计好与坏,将直接影响到产品的可用性,调节环路参数是最好的办法,环路上的几个参数主要就是跟光耦串联的电阻R9和跟光耦并联的电阻R8,还有就是TL431的第1脚和第3脚上的R11和C11;在输入AC165V~AC264V,环境温度Ta=50℃,25%~75%输出动态跳变波如下图4.2所示:
图5.2 输出动态响应跳变波形
由图4.2中可见该开关电源设计环路上基本是没有振荡。
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5 绿色开关电源的未来展望
5.1 绿色开关电源的影响
绿色开关电源的意义在前面的第二章 1节设计方案上可以看得出来。目前,在欧美等国家里,同样也对绿色开关电源非常重视的,对空载实现低功耗即小于0.3W非常看重,就目前的传统开关电源明显没达到这一指标,在这能源时代里这低功耗就显得更加重要了;满足电磁兼容EMC就是要防止产品对人体的伤害;欧盟议会和欧盟理事会于2003年通过了《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》即RoHS指令,中国在2004年出台了《电子信息产品污染防治管理办法》,对电子产品中含汞,六价铬,镉,铅,聚溴联苯,多溴二苯醚等对人类健康和环境形成危险的物质的含量作出了明确的规定,以及报废物品的回收程序都作了规定,这是对环境保护的实行的一种措施;为了全人类的健康和自然环境不受破坏,符合标准的绿色开关电源的实现是势在必行,这样,产品的成本会上涨点,但是这比起环保问题这点成本是微乎其微的。
5.2 绿色开关电源的优化
由前面介绍的PWM控制芯片的的拓扑分析中可知本设计中ICE3A0565芯片是属低功耗无铅化产品且有抗EMI噪声,是符合设计绿色开关电源的要求的。电磁兼容EMC是安规认证的一部分,每个国家的安规认证的机构都有所不同,但都可分为三个等级:通用标准、产标准和专用产品标准,这就要根据用户的使用情况来区分了;在原理图中的安规器件用安规标志标出来的基本上都是经过国家认证过,有一定的安规序号,且电路在设计上已经加入了一些防护措施,基本上是满足电磁兼容EMC了。电路上的元器件都选用了无铅化,符合RoHS产品,这就具备了环保的功能了。实际上,绿色开关电源基本上是继承了传统开关电源的优点再加有低功耗、满足电磁兼容EMC和环保功能等特点所构成的。
绿色开电源的设计与实现在前面的章节已做了详尽地介绍了,现在主要介绍是一些参数优化来达到更好的要求。现在本设计在成本的允许条件下,原边绕组的RDC箝位可以做适当调整,还有副边整流二极管上的RC吸收,这些在满足设计的情况最好能尽量减少它们的热损耗,尽可能在画PCB板时要多铺助焊层和放开些,这些都是有利散热的,在PCB空间允许的情况下,RDC箝位也可以用无尝
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吸收来做,这样也可以提高效率;另外就是在输出的一阶和二阶电解电容上可以选用阻抗更低、寿命更长的电解电容,这样也可以减少电解电容的功耗,整机效率也将提高。在绿色电源中,对于环保方面上的优化,一般都要从生产工艺方面上优化,要做到产品能够大批量无铅化生产,就需要改进工艺和控制材料等方面满足RoHs指令要求,这是今后绿色开关电源在环保上必须要优化的途径。
5.3 绿色开关电源元器件的选择和生产工艺要求
绿色开关电源元器件除了前面所提到的要符合RoHs之外,每个元器件的功耗还要低于额定功耗,在选取金属封装上的电阻,一般要选实际功耗比额定功耗小上一半的功耗;而在应力电压方面上基本要选取的元器件要比元器件本身规定的应力平台要低。在生产方面来讲,工艺这道工序是非常重要的,这不仅仅会影响到批量生产,同时也会影响到电气性能方面的;在安装时,整形之类的元器件都需要经过项目工程师慎重考虑方可操作;由于产品要求为绿色开关电源类,所用在焊锡方面都要无锡化过程,元器件装与没装都不要用手去碰(防止静电)或要碰的话最好能戴上防静电表和无尘服。
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结 论
在传统开关电源的基础上,再实现满足EMC标准、减少能量消耗和实现环保功能才能实现绿色开关电源,但现在大多数开关电源未能满足以上要求,未能实现绿色开关电源,这就需要有关部门出相应的措施来加以保证。同时,作为开发工程师和生产开关电源的企业要对实现绿色开关电源加以重视。在这个日益严峻的能源时代里,实现绿色开关电源的设计是刻不容缓的,在条件允许的条件下,能实现绿色开关电源的标准化和统一化将是最好不过了,但这需要多方面的协调才有可能实现的。就目前而言,开关电源的廉价是不会改变的,每个企业都会想着赚钱,开关电源的成本不断地压低,作为开关电源开发人员的我,在成本满足的情况下,我将尽可能按绿色开关电源要求设计。所以要将实现绿色开关电源代替传统开关电源这需要国家相关部门出措施强制执行,这样才能真正实现绿色开关电源的时代。
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