提高低功率 AC/DC 转换的效率并减小尺寸

时间:2024-05-15    浏览:113
从快速充电器和旅行适配器到扬声器和智能家居助理的电源,各种应用都依赖于低功耗(低于 100 W)AC/DC 转换。选择电源转换架构时的一个基本点是其提供零电压开关 (ZVS) 的程度,因为这对效率、EMI 性能和可靠性具有重大影响。并非所有传统拓扑都能够实现 ZVS,而且目前还没有一种拓扑能够在轻负载下提供 ZVS。

任何插入墙壁插座的电子设备都需要某种形式的交流/直流转换器来整流电压并将其降低到设备所需的较低水平。我们在家庭和办公室发现的许多现代设备都属于低功耗类别,需要的功率低于 100 W。事实上,除了电器之外,我们家中的大多数设备都可能被归类为低功耗设备。

在某些情况下,例如计算机显示器或电池充电器,AC/DC 转换器将嵌入在产品本身中。然而,许多设备使用专用的外部电源——包括智能家居助手和磁盘驱动器等计算机外围设备,所有这些设备在使用时都需要电源。此外,AC/DC 转换是用于为手机、平板电脑和其他便携式设备充电的适配器的基础。

虽然这些应用的低功耗特性可能意味着效率并不是一个大问题,但事实却并非如此。鉴于这些设备有数十亿台正在使用,并且通常每周 7 天、24 小时都处于接通状态,因此对能源消耗和后续排放的影响是巨大的。因此,提高交流/直流转换器的效率是电力工程师设计议程的首要任务。

低功耗 AC/DC 转换的拓扑和技术

额定功率低于 75 W 的低功率 AC/DC 转换器通常不受功率因数校正 (PFC) 要求的影响,因为它们对主电网的影响被认为是的。这简化了设计并减少了元件数量——这两者都是这些微型电源解决方案的理想选择。

反激式拓扑由于其多功能性、性能和简单性而在低功耗设计中极为流行。这种拓扑已经使用了 70 多年,通常由初级侧 MOSFET、输出(次级)整流二极管、输出电容器和反激变压器以及其他一些小型组件组成。