利用数字电源技术实现省电

省电为何如此重要？因为省电能够减少二氧化碳排放，创造更美好的环境，促进绿色生活方式，不仅如此，对于电费较高、特别是需要利用空调来散热的应用，还能借此降低成本。

本文介绍在开关模式电源中利用数字电源技术实现省电的方法。

输入线路电压范围内的开关频率控制
开关模式电源的主要功率损耗源包括：开关损耗、磁芯损耗、铜损耗、栅极驱动损耗和流经电容ESR的纹波电流。开关频率会对这些损耗产生直接影响。本节说明如何优化开关频率以降低功率损耗，同时保持整体性能不变。

以全桥拓扑结构为例，输出电感的峰峰值电流纹波为
△I=(Vin×D×(1-2D))/(n×LO×fsw) （1)
式中，Vin是输入电压；D是占空比；n是匝比；Lo是输出电感；fSW是开关频率。

图1举例说明了输出电感电流纹波与输入电压的关系。可以看出，输出电感电流以非线性方式随着输入电压而变化。为了满足输出纹波要求，开关频率应足够高，以使最大输入电压时的△I保持在限值以内，但在大多数输入电压情况下，效率无法达到最优水平。

图1 输出电感电流纹波和输入电压的关系

如果我们通过一个算法来使开关频率发生变化，就可以在线路电压较低时降低开关频率。这样，电源既能实现高效率，又能使输出电流纹波保持在可接受的范围内。利用数字电源控制器可以轻松实现这种算法。

自适应死区控制
适当的死区设置对于提高效率十分重要。死区过长，会增大硬开关和体二极管的高导通损耗所引起的功率损耗。死区过短，会增大交叉导通所引起的功率损耗。为了实现高效率，优化死区是必要的。但在不同的工作条件下，死区优化值也不同。例如，在满负载条件与轻负载条件下，或者在高线路电压条件与低线路条件下，死区优化值是不同的。

图2 死区控制设置