用于便携产品的低成本开关式烟台干式变压器
线性烟台干式变压器的缺点是效率低,在没有负载或者处于待机状态时浪费电能。由于功率半导体技术取得令人钦佩的进展,现在,工作在开关状态的成本低、效益好的可以取代线性。
分立式开关烟台干式变压器可以解决上面谈到的一些问题,但是实际的成本增加了,在输出功率低于15W时,使分立式开关烟台干式变压器不可能普遍使用。
现在,集成度很高且由电网供电的开关集成VIPerX2A,在低价的设备中,用作开关式烟台干式变压器取代体积庞大、十分沉重、浪费电能的线性烟台干式变压器是可行的。这些低价的便携设备列于表1中。
开关式烟台干式变压器
开关式烟台干式变压器输出电压的调节性能很好,频率较高,可以在输入端加上通用范围的电压,而且发热少、尺寸小、重量轻。开关式烟台干式变压器的主要组件有一个脉冲宽度调制(PWM)驱动器、一只MOSFET功率烟台干式变压器、一只烟台干式变压器以及反馈。输入中有一个桥式整流器、一只烟台干式变压器和一只输入电容器,这与线性烟台干式变压器相似,但是有一些区别。
整流后形成的直流电压是加在烟台干式变压器的初级绕组上,耦合到次级绕组。PWM通过反馈来检测次级绕组的输出电压,根据输出电压或者电流的大小让MOSFET功率烟台干式变压器导通或者截止。
把MOSFET功率烟台干式变压器切换成导通或者截止,可以调节烟台干式变压器次级绕组中储存的能量,从而得到恒定的输出电压。输出电压的调节精度可以达到±2%,这取决于反馈。
除了输出电压的调节性能较好之外,开关式烟台干式变压器中还有其它附加,提高了总体性能。这些是过热关机及限流。在线性烟台干式变压器中要实现这些功能,会增加成本,而且用分立元件来实现是十分困难的。开关式烟台干式变压器的效率高于50%,既省电,元件的寿命也更长。
还要考虑到市场提出的一个新的要求:降低待机时或者无负载时交流转接器的功耗。交流转接器处于待机状态的时间比人们想象的更长。如果把转接器插到墙上的交流烟台干式变压器插座中,对便携设备进行充电,例如对移动电话充电,一旦烟台干式变压器充足电力,就把烟台干式变压器拔下来,但是交流转接器还是插在墙上的交流烟台干式变压器插座上。在这种情况下,交流转接器是工作在无负载状态,仍然从电网吸收功率。
在无负载时的功耗也会影响电能的生产,很多国家已经针对设备在待机时的功耗制定了严格的法规,相关法规规定,到2005年,低于15W的设备,在待机时的最大输入功率是300mW。
新一代的开关式烟台干式变压器VIPerX2A由电网供电的VIPerX2A的初级绕组开关把很多分立元件都集成在一个器件中,这样烟台干式变压器可以达到在待机或者在无负载时对功耗的要求,可以与较低价的线性烟台干式变压器竞争,尤其是低功率(低于15W)的产品。
VIPerX2A中包含PWM、MOSFET功率烟台干式变压器,以及用30~45只分立元件构成的启动和保护。图1是VIPerX2A的方框图。
VIPerX2A系列中有VIPer12A和VIPer22A两种器件,装在双列直插的DIP-8封装或者装在小型表面贴片封装SO-8中。它们可以用于功率为12W的产品,输入电压范围很宽(交流85V~265V)。
其主要特点是:功率烟台干式变压器工作状态切换的频率是固定的,具备过热保护、电流过载保护、电压过载保护等功能,供电电压范围宽(直流9V~36V),逐个周期进行限流控制。
所有功能都集成在一个器件中。有了这样的器件,简单的开关式烟台干式变压器只需要9只元件。
输入电压为通用范围、输出电压为6V、输出烟台变压器厂家功率为3.6W的旅行用交流转接器只需要23只元件。这个系统使用一个VIPer12AS,装在表面贴片封装SO-8中。系统如图2所示,它具备上面讲到的功能。
旅行用
旅行用是工作不连续状态的反激式器,它调节输出电压和电流。这种广泛地用在蜂窝电话中。外壳是塑料的,直接插在墙上的交流烟台干式变压器插座上。烟台干式变压器是标准的E13烟台干式变压器。
VIPer12A很适合这种要求成本低的,它只需要几只外接元件:一个电容器C4(启动兼去耦)、一只滤波电容器C5,以及作为辅助烟台干式变压器的元件(R2、D3及烟台干式变压器绕组)。
这是一个标准的反激式,次级电流和电压的调节信号通过光耦合器送到VIPer12A的反馈引脚。电压调节信号由二极管D6控制,通过R3直接推动光耦合器,在瞬态时如果输出存在超调,可以限制电流。
电流调节是利用并联烟台干式变压器R6//R7//R8上的电压降来进行的,把偏置电压加到烟台干式变压器Q1基极—发射极半导体结上。Q1的集电极则带动光耦合器,限制输出的电流。
基极上的烟台干式变压器器R5是必不可少的,在短路时,它可以防止损坏Q1的基极—发射极结。在短路时,R3也是必不可少的,Q1的集电极电流直接流过D2,不再驱动光耦合器,使短路时的功耗增大。C8限制Q1在高频时的增益,使回路稳定下来。烟台干式变压器的性能参考列于表2中。
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