【满满干活】电源设计常见问题大详解

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电源设计

1.节能常见问题解答？

2.利用新型数字控制技术设计更具优势的AC-DC适配器充电器

3.如何采用固定导通时间控制器进行设计

4.电源管理芯片在便携式产品的应用

5.第三代省电IC-NB转接器之小型化及高度整合

6.便携电源管理策略和技巧

7.如何用双高压型肖特基整流器提高开关电源效率

8.如何在便携式产品中实现高效电源变换？

9.如何利用示波器有效辅助开关电源设计

1. 节能常见问题解答？

Q1：什么是待机功耗？

A1：当 VCR、DVD 以及手机充电器等电器设备插接在墙壁插座中时，即使这些产品处于闲置状态，但却仍然在消耗电能。消费者通常会认为他们的设备已经关机，而事实上，该设备只是处于待机状态，仍然在消耗着功率。譬如，当您使用遥控器关闭 VCR 后，由于 VCR 内部的电源仍然处于接通状态并为遥控接收器供电，因此 VCR 仍在待机或睡眠模式下耗费着电能。尽管遥控接收器消耗的功率微乎其微(大约 0.1W)，但由于采用低效技术的电源(如线性电源)不够智能，无法减少待机状态下的功率消耗，结果往往会浪费几瓦的功率。这就是我们所说的待机功耗。

Q2：什么是空载功耗？

A2：空载功耗是待机功耗的一个子类。空载功率是指设备在与负载断开且不执行任何功能时所使用的电能。例如，插接在墙壁插座上的手机充电器，虽然未与手机相连，但仍会消耗功率。线性充电器即使在与手机断开连接时，仍可消耗 0.8 W 到 2 W 的功率。

Q3：哪些设备使用待机功率？

A3：所有带有外接电源或墙上电源供应器、遥控器或时钟显示的设备均需要待机功率。严格来说，所有电子产品均需要插接到墙壁插座上，比如电视机、VCR、DVD、洗衣 机、手机充电器、照明灯、无绳电话和功能手机、冰箱、有线电视解码器、卫星电视解码器、收音机、计算机、打印机、监视器、传真机、复印机、调制解调器、音频放大器、工业控制装置以及电机控制装置等等。据估计，全球每年交流到直流的供电量大约为 30 到40 亿瓦。美国劳伦斯伯克力实验室待机功率 (Lawrence Berkeley LabStandby Power) 网站提供有一张设备待机功耗状况图表。

Q4：为什么待机功率损耗是一个需要解决的问题？

A4：虽然单个设备的待机损耗可能看起来微不足道，但是如果您将住宅数量与住宅中的家电数量及每台家电待机消耗的数量相乘时，问题很快会凸显出来。据国际能源机构估计，全球 5-15%的家用电器消耗量均是在待机模式下产生的。在美国，每瓦电能的成本大约是每年 1 到 1.5 美元。美国劳伦斯伯克力国家实验室(Lawrence Berkeley National Lab)估计，在美国家庭一年的电费中，待机损耗将会超过 50 亿。根据美国能源部的报告，美国每年使用的待机电能相当于 26 座平均规模的电站的发电量！随着家用电器的普及以及带有电子控制和多种功能的新设备的增加，这一问题也将会日益突出。

Q5：如何降低待机功耗？

A5：多达 90%的待机功耗是由低效电源设计及不必通电的元器件造成的。美国劳伦斯伯克力国家实验室(Lawrence Berkeley National Lab)估计，如果采用新设备，可能会减少 75%的待机功耗，而且可以利用待机总功耗为 1 瓦甚至更低的设备执行几乎所有的待机功能。要达到此目的，可以采用改进的电源技术和设计，也即，使用更为智能的开关模式电源代替低效的线性电源。

Q6：当今线性电源技术的弊端是什么？

A6：因其耗能特性而被我们称之为“能源吸血鬼”的线性电源，使用了与当前创新已格格不入的十九世纪初的老旧技术。 线性变压器需要使用大块的铁芯以及大量圈数的铜线， 才能将常规的 50/60 个周期的家用交流电压转换成为我们的家用电器和电子设备供电的较为安全的低电压。结果是，它们的体积变得异常庞大，时常要占用墙式插座板或插线板上两个插座的位置。而且，线性电源不具备智能元件，因此无法识别设备是处于待机模式还是睡眠模式，从而无法减少损耗。结果它们消耗的功率远 远超过了实际所需的瓦数。您可以测试一下，去触摸墙壁插座上其中一个插接的大体积线性电源。摸起来很热…这正是浪费的功率！

Q7：开关电源的优势何在？

A7：第二代电源，我们称之为开关电源或简称“开关”，出现于二十世纪六十年代晚期。工程师们发现，他们可以通过将交流频率从每秒 50 或 60 个周期提高到每秒数千个循环， 以此来缩小变压器的体积和重量，并可显著提高变压器的效率(降低散热形式的能源浪费量)

Q8：低效线性电源为何依然存在？

A8：尽管有体积大、功率转换效率低等缺点，线性电源却依然普遍存在，这是因为它们的制造成本非常低廉。此前不久，5W 以下的开关电源在成本上尚无竞争优势，且由于产品制造商不需为电费买单，因此对他们而言，将节能考虑纳入产品设计之首也就没有丝毫动力。只是近几年，政府和环保机构才开始制定待机能耗政策，奖励或在某些情况下强制执行节能设计。

2.利用新型数字控制技术设计更具优势的AC-DC适配器充电器

Q9：在做开关电源开机的时候会有“嚓”的一声，负载电阻满功率老化的时候，正常工 作也会有“??”的声音，请问一般是什么原因造成的，该怎样解决？

A9：一般来讲，“嚓”的一声是由磁性器件的磁性和线圈发出的，也可能是由变压器和电感产生的；“磁磁磁”的声音是由变压器发出的，尤其是在反激变压器里，由于变压器有储能的缘故。解决方案有两种，第一要让整个系统工作很平稳，不要有大小波的出现。第二是在选用元器件时，要减小电容的损耗值。具体情况因设计而定。谢谢！

Q10：请问数字控制技术设计指的是什么？是指 PWM 吗？

A10：数字控制技术是指内部控制器采用数字的方式来做。

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