提高电源适配器效率的有效方法

一、输入滤波与整流电路

1、共模电感损耗相关因素

（1）线经大小   （2）磁环材料    （3）绕法

 计算公式：匝数=  √  L/ A

电感与额定电流的关系：

额定电流（A）：  1   3   6   10   12   15

电感量（mH）:    8-23    2-4    0.4-0.8      0.2-0.3      0.1-0.15        0.0-0.08

2、安规电容（X电容与Y电容）   总容量《0.47uF,否则漏电流会超0.5mA

Emc测试中如果通不过，可以在安规电容的引脚上加磁珠，或适当提高电容量。

X电容容量范围：0.01---0.47uF/250V---280VAC

Y电容范围：2200PF---0.1uF、250V-280VAc

3、整流桥：其电流=（3-5）倍电源适配器输出电流，或以采用并联整流桥的方式降低发热损耗。

 选择原则（1）正向导通压降小；（2）反向耐压2倍整流输出电压；（3）反向恢复快；

I=P0/VdcE,  （E：整流效率，Vdc：整流器输出电压，P0：输出功率）

4、输入滤波电容：

（1）耐压Uc>=1.5*1.414Ui;   

（2）频率特性好；

（3）低ESR内阻；

（4）容量：C=0.88-3.6uF/W

   能承受纹波电流大，体积小的电解电容。

（5）温度特性好：-40℃---105℃；

（6）漏电流；

（7）长寿命。

二、欧规电源适配器功率因素PFC电路：

（1）开关损耗:包括提升二极管与开关管的开关损耗；由二极管的反向恢复时间与电流，开关MOS管的存储电荷与分布参数决定；

（2）导通损耗：二极管的正向导电压与开关管的导通电阻决定；

（3）升压电感损耗：磁性损耗（铁损）和铜损组成。由于连续模式提升二极管的耐流2倍于断续模式，小功率电源常用断续模式或临界模式，以尽可能减小开关损耗。选择更高额定电流值的二极秋与MOS管以降低导通损耗。

（4）单级Pfc电感设计：

        L=（1.41Vs*Ton = 5*Vs*Vs*E*Ton/Po ;    其中Ton=0.673T ,T=1/f,   Vs为较低输入电压有效值，En：效率

        PFC电容Co=429*10-6*Iav,  Iav=2Po/E（Vo+300）;   

（5）交错PFC电感设计：

       L1=L2=Vin*1.414*Dp/（I1-I2） *fs= 90*1.414*0.68/5.4fs,   其中fs为振荡频率， （I1-I2）为电流增量。

                            Dp=0.68,  Vin为较低输入电压。

  三、功率变换部分

  1、开关MOS管： 导通损耗与开关损耗；开关电路使用软开关工作方式；

（1）选用CoolMOS管；

（2）驱动功率要满足；

（3）驱动波形上升沿要求陡；

（4）驱动串联电阻合适，不能太大；

（5）驱动正偏压合适；

（6）死区时间控制合理。

（7）MOS管存储电荷要小；寄生二极管反向恢复时间要短；

（8）耐压1.5倍VDC；

（9）耐压4倍工作电流。

 2、高频变压器设计 ：

     磁性元件要考虑：涡流、集肤效应、邻近效应等产生的附加损耗，它是电压、电流、频率、能量、匝数、漏磁、磁芯气隙、温度、加工工艺、材料等的复合函数。高频电流通过导线时，按右手定则，将在导线上产生逆时针方向的磁力线，磁力线也将引起涡流，这样加大了导线表面电流，抵消了中心电流，这种电流在导线表面流动，中心无电流流动的现象称为趋肤效应。

我们选择磁芯要考虑以下因素：

（1）高磁导率；

（2）矫顽力要小，磁滞损耗要小；

（3）电阻率要高，漫游损耗小；

（4）饱和磁感应强度 要高；常用的软磁材料有：铁氧体、磁粉芯、非晶态合金。

（5）变压器的铁损与铜损要平衡对待；

（6）尽量选大尺寸的磁芯；

（7）减小漏感，减少各绕组间的绝缘层，增加绕组的高度比，增加绕组的宽度；采用瘦长磁芯，不用胖磁芯；

（8）用三层绝缘线绕制，采用三明治绕法，不用加胶带，体积会小，漏感自然会小，对多路输出电源，一定要使输出功率较大的一绕组靠近初级绕组；

（9）磁芯选择：POT罐形磁芯，导磁好，传递能量佳，可大量减小EMI，缺点是散热不好，温升高，适合小功率；Rm磁芯耦合能力，散热效果好，适合100w以上的大功率电源，缺点是空间大；EE磁芯面积大，输出功率也大，但漏感大，体积大。

（10）以下问题应避免：单极性变换器中，变压器储能恢复不完全，去磁不彻底，变压器正负伏秒积不相等，使变压器出现饱和，我们要避免变压器电感出现饱和的情况 ；双极性变换器中，由于驱动不对称，开关参数不对称等原因，等效变压器的直流偏磁出现饱和，磁感应密度Bw取得过高，变压器漏感太大；吸收回路参数选择不当；

四、提高效率的特殊方法：

1、单管变换器采用准谐振控制方式；ncp1207

2、有源箍位；

3、隔离变换器的100%的占空比控制方式；IR20865

4、谐振开关：IRIS4000

5、输出同步整流；

6、输出无桥PFC；

7、占空比选择：反激0.5， 正激0.45，其他0.5

8、PCB布局与走线：

（1）输入与输出线一定要放在电路的对面两头，互为180度方向放置，切不可90度放置，初次级间绝缘净空安全间距8mm，两地间可Y电容连接，以免发生共模干扰；

（2）走线平行线不能太长，不允许两条线互为90度穿过对方；所有需要接地的元器件接地焊盘不宜太多，地线不宜太长，应该粗而短，并将控制反馈回路包围起来，输出线加粗或镀上一层锡；

（3）控制信号线应远离高频线路，高压线与低压线要有一定间距。

（4）PCB的其它规则请参考有关书籍。