利用數(shù)字電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)省電

省電為何如此重要？因?yàn)槭‰娔軌驕p少二氧化碳排放，創(chuàng)造更美好的環(huán)境，促進(jìn)綠色生活方式，不僅如此，對(duì)于電費(fèi)較高、特別是需要利用空調(diào)來(lái)散熱的應(yīng)用，還能借此降低成本。

本文介紹在開(kāi)關(guān)模式電源中利用數(shù)字電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)省電的方法。

輸入線(xiàn)路電壓范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)頻率控制
開(kāi)關(guān)模式電源的主要功率損耗源包括：開(kāi)關(guān)損耗、磁芯損耗、銅損耗、柵極驅(qū)動(dòng)損耗和流經(jīng)電容ESR的紋波電流。開(kāi)關(guān)頻率會(huì)對(duì)這些損耗產(chǎn)生直接影響。本節(jié)說(shuō)明如何優(yōu)化開(kāi)關(guān)頻率以降低功率損耗，同時(shí)保持整體性能不變。

以全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，輸出電感的峰峰值電流紋波為
△I=(Vin×D×(1-2D))/(n×LO×fsw) （1)
式中，Vin是輸入電壓；D是占空比；n是匝比；Lo是輸出電感；fSW是開(kāi)關(guān)頻率。

圖1舉例說(shuō)明了輸出電感電流紋波與輸入電壓的關(guān)系?？梢钥闯?，輸出電感電流以非線(xiàn)性方式隨著輸入電壓而變化。為了滿(mǎn)足輸出紋波要求，開(kāi)關(guān)頻率應(yīng)足夠高，以使最大輸入電壓時(shí)的△I保持在限值以?xún)?nèi)，但在大多數(shù)輸入電壓情況下，效率無(wú)法達(dá)到最優(yōu)水平。

圖1 輸出電感電流紋波和輸入電壓的關(guān)系

如果我們通過(guò)一個(gè)算法來(lái)使開(kāi)關(guān)頻率發(fā)生變化，就可以在線(xiàn)路電壓較低時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率。這樣，電源既能實(shí)現(xiàn)高效率，又能使輸出電流紋波保持在可接受的范圍內(nèi)。利用數(shù)字電源控制器可以輕松實(shí)現(xiàn)這種算法。

自適應(yīng)死區(qū)控制
適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)設(shè)置對(duì)于提高效率十分重要。死區(qū)過(guò)長(zhǎng)，會(huì)增大硬開(kāi)關(guān)和體二極管的高導(dǎo)通損耗所引起的功率損耗。死區(qū)過(guò)短，會(huì)增大交叉導(dǎo)通所引起的功率損耗。為了實(shí)現(xiàn)高效率，優(yōu)化死區(qū)是必要的。但在不同的工作條件下，死區(qū)優(yōu)化值也不同。例如，在滿(mǎn)負(fù)載條件與輕負(fù)載條件下，或者在高線(xiàn)路電壓條件與低線(xiàn)路條件下，死區(qū)優(yōu)化值是不同的。

圖2 死區(qū)控制設(shè)置