《電子技術(shù)應(yīng)用》
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微功率電源的技術(shù)瓶頸與解決方案

2019-10-23
關(guān)鍵詞: 微功率 電源 技術(shù)

  摘要:各位工程師在電源選型中通常會(huì)盡可能的要求模塊的效率更高、容性負(fù)載更大、啟動(dòng)能力更強(qiáng),但在傳統(tǒng)方案中,這些參數(shù)是相互制約無法都做到最佳,這是微功率電源行業(yè)技術(shù)瓶頸。那么存在最優(yōu)方案嗎?本文為你解答。

  傳統(tǒng)的微功率電源模塊采用自激推挽拓?fù)涞碾娐罚黜?xiàng)性能之間的相互制約(如表 1所示:啟動(dòng)能力與容性負(fù)載能力相互加強(qiáng)作用,而與電源轉(zhuǎn)換效率是相互制約的,啟動(dòng)能力強(qiáng)則電源轉(zhuǎn)換效率低),難以均衡、難以采用常規(guī)技術(shù)突破,導(dǎo)致成本高、性價(jià)比低;同時(shí)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路是無異常工況保護(hù)功能,在電路出現(xiàn)異常工作狀態(tài)時(shí),會(huì)導(dǎo)致電源模塊損壞,甚至導(dǎo)致災(zāi)難性的后果,而且行業(yè)內(nèi)的微功率電源模塊有如下三道難題:

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  表 1  各性能相互制約表

  難題一:輸出短路保護(hù)與輸出特性

  市面上支持短路保護(hù)的電源主要采用兩種方案,但均存在較大的缺陷:

  (1)行業(yè)內(nèi)比較常用的方法是利用變壓器繞組分離的技術(shù)實(shí)現(xiàn)長期輸出短路保護(hù)功能,但采用這種方式帶來的后果是大大減低了產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率、紋波噪聲較大并且提高了成本;

  (2)采用自主磁芯專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)短路保護(hù),但為避免短路時(shí),后端重載會(huì)導(dǎo)致模塊損壞,因此輸出容性負(fù)載能力差。

  難題二:啟動(dòng)能力、容性負(fù)載與轉(zhuǎn)換效率、短路保護(hù)功能的相互制約

  電源設(shè)計(jì)中啟動(dòng)能力、容性負(fù)載常常與轉(zhuǎn)換效率相互制約的,目前存在的難點(diǎn)在于:

 ?。?)微功率電源一般采用RC啟動(dòng)方式,啟動(dòng)能力和容性負(fù)載能力要強(qiáng),則需要大的啟動(dòng)電流,導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電路內(nèi)部的功耗大,輸入與輸出間的轉(zhuǎn)換效率就低。

 ?。?)同時(shí)VCC容量大,由于模塊內(nèi)部單獨(dú)依靠芯片,內(nèi)部電流環(huán)將會(huì)引起短路保護(hù),從而導(dǎo)致進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),因此必須在容性負(fù)載和過流(及短路保護(hù))之間找一下平衡點(diǎn)。

  難題三:滿載及輕載高效率與空載功耗低

  電源模塊的效率也是用戶關(guān)心的參數(shù),其中包括滿載與輕載效率:

 ?。?)開關(guān)電源,損耗大部分來自開關(guān)器件(MOSFET和二極管)以及磁芯損耗,負(fù)載電阻的消耗是不變的,因此外接負(fù)載越小,損耗率越高,輕載效率低;

 ?。?)對(duì)于定壓電源模塊的空載電流一般要求低于10mA,而業(yè)界內(nèi)因技術(shù)局限一般只能做到15-30mA的水平。

  在公司提倡“積極傾聽客戶需求、精心構(gòu)建產(chǎn)品質(zhì)量”的時(shí)代背景,P系列電源模塊的推出是聚焦于解決行業(yè)內(nèi)小功率電源模塊的難題:容性負(fù)載能力差、轉(zhuǎn)換效率低、無短路保護(hù)功能、靜態(tài)功耗高等等,滿足客戶的極致體驗(yàn)。

  優(yōu)勢一:自主研發(fā),IC集成化技術(shù),性能一致性、高可靠性

  ZY定壓系列是傳統(tǒng)的自激推挽電路設(shè)計(jì)技術(shù),而P系列采用高度集成化的IC電路方案,可確保產(chǎn)品的性能一致性,減少分立器件本身參數(shù)離散性對(duì)性能的影響。

  優(yōu)勢二:封裝完全兼容,性能跨越性提升

 ?。?)封裝全兼容:為了不影響原有客戶產(chǎn)品的使用,P系列在封裝、引腳完美兼容ZY系列產(chǎn)品;封裝形式多樣,包括SIP封裝、SMD封裝、DIP封裝,讓客戶在系統(tǒng)更新?lián)Q代、性能升級(jí)過程中無需更改原有的PCB;

  (2)轉(zhuǎn)換效率更高:P系列在效率方面表現(xiàn)優(yōu)異,實(shí)現(xiàn)了滿載85%以上的效率,且輕載高達(dá)75%以上效率;

 ?。?)更低空載電流:P系列產(chǎn)品的空載功耗,做到5mA以下的空載電流,特別適合于對(duì)空載功耗要求極高的應(yīng)用場合,如便攜式設(shè)備等;

 ?。?)工作環(huán)境溫度更寬:P系列產(chǎn)品高溫特性提升了20℃的工作環(huán)境溫度,提升模塊在更惡劣的工作環(huán)境適應(yīng)能力,保障系統(tǒng)的高可靠性;

  (5)實(shí)現(xiàn)持續(xù)短路保護(hù):P系列產(chǎn)品有效避免系統(tǒng)前級(jí)電源因后級(jí)電源的失效而引發(fā)的各種響應(yīng),有效阻止系統(tǒng)的災(zāi)難性發(fā)生,從而提高了整個(gè)系統(tǒng)可靠性;

  (6)容性負(fù)載能力更強(qiáng):P系列產(chǎn)品的容性負(fù)載能力有了質(zhì)的飛越,如:5V輸出產(chǎn)品的容性負(fù)載從220uF直接提升到2400uF,并且可以在CC模式下啟動(dòng),解決了行業(yè)內(nèi)可持續(xù)短路保護(hù)與容性負(fù)載能力不可兼得的矛盾,如表 1所示的短路保護(hù)功能與啟動(dòng)能力、容性負(fù)載相互制約。

圖片2.png

  圖一

  優(yōu)勢三:為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測試實(shí)驗(yàn)室

  P系列通過完整的EMC測試,靜電抗擾度高達(dá)4KV、浪涌抗擾度高達(dá)2KV,可應(yīng)用于絕大部分復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場,為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案,如圖二、圖三所示。

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  圖二

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  圖三


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