高出力スイッチング電源の消費電力を削減する技術的方法
エネルギー効率と環境保護がますます重要になるにつれて、スイッチング電源の待機効率に対する人々の期待はますます高まっています。顧客は、電源メーカーに、BLUEANGEL、ENERGYSTAR、ENERGY2000などのグリーンエネルギー規格に準拠した電源製品を提供することを要求しています。スイッチング電源に対するEUの要件は正確です。2005年までに、定格電力が0.3W〜15W、15W〜50W、50W〜75Wのスイッチング電源の待機電力消費は、それぞれ0.3W、0.5W、0.75W未満でなければなりません。
現在、ほとんどのスイッチング電源は定格負荷から軽負荷、スタンバイ状態に移行すると電力効率が急激に低下し、スタンバイ効率が要件を満たすことができず、電源設計エンジニアに新たな課題をもたらしています。
スイッチング電源の消費電力解析
スイッチング電源のスタンバイ損失を減らし、スタンバイ効率を向上させるには、まずスイッチング電源の損失の構成を分析する必要があります。フライバック電源を例にとると、その動作損失は主にMOSFETの導通損失とMOSFETの導通損失が含まれます。
スタンバイ状態では、主回路電流が小さく、MOSFET導通時間tonが非常に小さく、回路がDCMモードで動作するため、関連する導通損失、二次整流損失などが小さくなります。このときの損失は主に寄生容量損失とスイッチング損失によって発生し、オーバーラップ損失と始動抵抗損失で構成されます。
スイッチオーバーラップ損失、PWMコントローラとその起動抵抗損失、出力整流器損失、クランプ保護回路損失、フィードバック回路損失など。最初の3つの損失は周波数に比例し、つまりデバイスが毎回切り替わる回数に比例します。単位は時間です。
スイッチング電源の待機効率を改善する方法
損失分析によると、起動抵抗を切断し、スイッチング周波数を下げ、スイッチの数を減らすことで、待機損失を減らし、待機効率を向上できることがわかります。具体的な方法としては、クロック周波数を下げる、高周波動作モードから低周波動作モードに切り替える、たとえば、準共振モード（QuasiResonant、QR）からパルス幅変調（PulseWidthModulation、PWM）に切り替える、パルス幅変調からパルス周波数変調（PulseFrequencyModulation、PFM）に切り替える、制御可能なパルスモード（BurstMode）などがあります。
始動抵抗器を切断する
フライバック電源の場合、制御チップは起動後に補助巻線から電力を供給され、起動抵抗器の電圧降下は約300Vです。起動抵抗器の値が47kΩであると仮定すると、消費電力は2Wに近くなります。スタンバイ効率を向上させるには、起動後に抵抗器チャネルを切断する必要があります。TOPSWITCH、ICE2DS02Gには特別な起動回路が内蔵されており、起動後に抵抗器をオフにすることができます。コントローラに専用の起動回路がない場合は、起動抵抗器と直列にコンデンサを接続することもできます。起動後の損失を徐々にゼロにすることができます。欠点は、電源が再起動できないことです。入力電圧が切断され、コンデンサが放電されるまで、回路は再起動できません。
