高效率電源的設(shè)計(jì):效率是電源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。來(lái)自各個(gè)方面的壓力都迫使新電源的設(shè)計(jì)者努力提高其效率。本文將討論對(duì)更高的效率的需求，并展示設(shè)計(jì)一個(gè)電源時(shí)可采用的針對(duì)效率的優(yōu)化方法。本文還將研究不同的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并研究開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗的影響。本文主要關(guān)注隔離型開(kāi)關(guān)電源。這種結(jié)構(gòu)既適用于DC－DC變換器，也適用于AC－DC變換器。文中也將討論必須在效率和系統(tǒng)成本之間進(jìn)行的折中取舍。而一個(gè)AC－DC隔離型電源將被用作示例。
原因何在？
環(huán)保、法規(guī)、成本的削減、可靠性和新興的技術(shù)，是試圖設(shè)計(jì)一款效率更高的電源的理由。環(huán)保方面的理由是顯而易見(jiàn)：更高的效率等同于更少的浪費(fèi)。中國(guó)的CECP（節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證中心）、美國(guó)的EPA（環(huán)保局）以及全球的其他執(zhí)法機(jī)構(gòu)都正在制定關(guān)于電源效率方面的新的、嚴(yán)格的指導(dǎo)方針。
OEM們也提高了效率方面的指標(biāo)要求。在系統(tǒng)層次上，客戶并不希望由于采用低效率的電源而浪費(fèi)金錢。高效率的電源，其可靠性往往更高，這對(duì)許多客戶來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常重要的考慮因素。從長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，這可以節(jié)省成本，因?yàn)橄到y(tǒng)的壽命更長(zhǎng)，所需的維修工作量和質(zhì)量擔(dān)保方面的成本也可以下降。
隨著系統(tǒng)的復(fù)雜性和計(jì)算能力的提升，客戶也提出了更高的功率需求。同時(shí)人們也需要更小的外形尺寸。在隔離式電源中，現(xiàn)在的功率密度常常可以達(dá)到15W/in3。這就帶來(lái)了對(duì)更小的散熱器和元件的需求。因?yàn)闊岷纳⑹枪β首儞Q的直接效應(yīng)，現(xiàn)在散熱可用的空間就更小了。氣流也受到了密集排布的元件的阻礙。令情況更為復(fù)雜的是，由于功率密度的增加，能量損耗的密度也更為集中。更高的效率就意味著更低的熱耗散。提高電源效率正在迅速成為提高功率密度時(shí)唯一可行的措施。
多高的效率，才可以算作高效率？
高效率是一個(gè)抽象的詞眼。在哪些因素決定了一個(gè)電源是否屬于高效率器件這一問(wèn)題上，人們形成了多種不同的觀點(diǎn)和派別。本文所關(guān)心的焦點(diǎn)是AC－DC電源，因此80％以上的效率就可以被視為高效率?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上可買到的電源中，有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了90％的效率，但這些產(chǎn)品所瞄準(zhǔn)的都是高端市場(chǎng)。
輕負(fù)載時(shí)的效率
在這個(gè)問(wèn)題上，規(guī)范和常識(shí)有時(shí)會(huì)發(fā)生沖突。這一問(wèn)題是在歷史上形成的，當(dāng)時(shí)效率在許多設(shè)計(jì)中都不是一個(gè)關(guān)鍵的因素。在電源壽命的絕大部分時(shí)間內(nèi)，工作負(fù)載都低于60％。電源很少在滿負(fù)荷下（100％）長(zhǎng)時(shí)間工作。然而，在設(shè)計(jì)之初所收到的規(guī)格要求卻僅僅針對(duì)滿負(fù)荷的情況來(lái)給出，于是設(shè)計(jì)也是針對(duì)滿負(fù)荷時(shí)的效率進(jìn)行優(yōu)化的。
制造商現(xiàn)在則以輕負(fù)載時(shí)的效率來(lái)作為其設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)實(shí)在在的賣點(diǎn)，因?yàn)檫@能更好地反映出電源的真實(shí)性能。他們與自己的客戶合作，將更能反映設(shè)計(jì)的典型工作條件的指標(biāo)收入其規(guī)范中，而不僅僅考慮極端的情況。CECP、EPA和其他組織，也正在研究關(guān)于輕負(fù)載條件下的效率的新的法規(guī)。新的革新性技術(shù)，例如數(shù)字化控制，正在被用來(lái)改善在全部負(fù)載譜范圍內(nèi)的效率。在輕負(fù)載條件下，開(kāi)關(guān)損耗占到了主要地位，而在更大的負(fù)載下，導(dǎo)通損耗則占了主要部分。后面還將討論如何減小這些損耗。