固定导通时间控制器优化开关电源能效分析

"利用固定导通时间控制器优化开关电源能效" 开关电源因其高效和高功率密度的优势，在现代电子系统中广泛应用。控制芯片的引入极大简化了开关电源的电路设计，通常只需要基于脉宽调制（PWM）控制芯片加上一些外围元件即可构建。这推动了开关电源技术的进步和普及。 开关电源的拓扑结构多种多样，包括降压（Buck）、升压（Boost）、降压-升压（Buck-Boost）、反激（Flyback）、正激（Forward）、推挽（Push-Pull）、半桥（HB）和全桥（FB）等。每种拓扑都有其特定的应用场景，比如降压、升压和降压-升压转换器适合低压非隔离应用，而反激式转换器则适用于需要电气隔离的高电压电源应用。 在设计离线式开关电源时，低成本是关键考虑因素。PWM控制器的选择对电源性能有很大影响，常见的架构有固定频率（FF）和准谐振（QR）。近年来，固定导通时间（FON）架构引起了更多的关注。在FON架构中，峰值电流保持恒定，用户可以设定，而开关频率会根据负载变化以提供所需功率，频率越高，输出功率越大。 如图1所示，FON架构的工作原理中，开关频率的变化由反馈回路控制，以适应不同的输出功率需求。控制器确保在连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）下，峰值电流Ipeak保持不变，开关频率Fsw则会根据图2所示的公式变化。在满载时，开关频率升高，而在轻载时降低，减少了可听噪声，并降低了与开关频率相关的损耗，如MOSFET的输出电容Coss和门电荷损耗，以及泄漏感抗损耗，从而提高能效。 固定导通时间控制器的优势在于，它能够在保持良好能效的同时，有效地管理和调整开关频率，以应对不同负载条件，特别是在轻载条件下，能够显著降低开关损耗，提升整体电源的运行效率。这种技术在优化开关电源性能和降低系统成本方面具有重要意义，使得设计者能够开发出更加节能、紧凑且可靠的电源解决方案，满足现代电子设备对电源的需求。