轻松快速提高电源效率的解决方法课件

轻松快速提高电源效率的

解决方法

2012年4月轻松快速提高电源效率的

解决方法

提升效率的简单方法开关电源的发展趋势是必须满足越来越高的待机效率要求这可以通过消除EMI滤波器环节及高压通路上的空载损耗来实现

对更高功率密度和高效率的需求

要求提高开关频率，因而须采用高性能元件使用高性能600VPFC二极管将CCMPFC损耗降至最小在高压直流输出应用中，利用软开关整流管可实现无缓冲电路工作，同时不会增加EMI和电压应力

提升效率的简单方法开关电源的发展趋势是必须满足越来越高的消除损耗提高待机效率改进现有设计或在新设计中实现创新的IC可提升待机效率

CAPZeroSENZero电容主动放电+高压信号断接=功率节省！消除损耗创新的IC可提升待机效率在待机期间断开未使用的高压通路单芯片集成解决方案与CAPZero配合使用可进一步降低待机/空载功耗通过在功率节省模式禁用电路功能块实现功率节省使待机功耗至少降低150mW在待机期间断开未使用的高压通路通过在功率节省模式禁用电路功能另一个提高待机效率的应用范例SENZero用于PFC和DC-DC级额定高压MOSFET：650V，在25oC结温TJ下使用多个SENZero满足3个以上通道的要求另一个提高待机效率的应用范例SENZero用于PFC和DC-超低待机功耗的两通道和三通道版本元件编号断开通道230VAC时的待机功耗SEN0122<1mWSEN0133<1.5mW650V低漏电流MOSFET本图显示的是两通道(SEN012)版本超低待机功耗的两通道和三通道版本元件编号断开通道230VA消除放电电阻中的损耗–CAPZero

X电容主动放电可自动消除来自X电容放电电阻损耗的创新器件施加AC电压后：放电通路开路断开AC电压后：X电容放电以满足安全要求可使设计满足严格的待机/空载功耗要求，无需重新设计消除放电电阻中的损耗–CAPZeroX电容主动放电可自动消CAPZero允许增大X电容的值，而不会带来额外损耗实测数据点典型损耗RXCAP,DIS采用CAPZero后的性能~4mW@230VAC230VAC，750ms时间常数（提供可满足1秒最差情况的裕量以及

+/-20%电容容差和+/-5%电阻容差）X电容(nF)放电电阻损耗(mW)CAPZero允许增大X电容的值，而不会带来实测数据允许使用更大容量的X电容，而不会增加待机损耗增大X电容以降低CM/DM扼流圈滤波满足EMI规范提升效率减小元件尺寸/省去元件可带来空间和成本的节省CAPZero可提高EMI滤波器设计的灵活性之前带大共模电感及差模电感的小容量X电容之后（采用CAPZero）带小共模电感及

和差模电感的大容量X电容允许使用更大容量的X电容，而不会增加待机损耗CAPZero可最大总X电容元件编号

(825V)元件编号

(1000V)500nFCAP002CAP012750nFCAP003CAP0131µFCAP004CAP0141.5µFCAP005CAP0152µFCAP006CAP0162.5µFCAP007CAP0173.5µFCAP008CAP0185µFCAP009CAP019CAPZeroSOIC-8可满足设计要求的CAPZero产品系列最大总元件编号元件编号500nFCAP002CAP012待机效率提升示例电源中可消除的待机损耗2µF的总X电容可在230VAC下产生147mW的放电电阻损耗三个高压(325VDC)通路的总损耗为150mW消除291mW的净损耗可提升待机效率待机效率提升示例电源中可消除的待机损耗Qspeed混合PiNSchottky技术提供比SiC更低的开关损耗阳极阴极肖特基触点P-Wells缓冲层低稳压值/高速肖特基低漏电流/高阻P-N深沟道P-Wells提供Qrr提供比SiC肖特基二极管更低的开关损耗能以显著低的成本且在>80Khz的开关频率下达到与SiC二极管相当的效率Qspeed混合PiNSchottky技术提供比SiC更低Qspeed二极管产品系列2011年第4季度2012年第1季度2011年第2季度2011年第3季度适用于CCMPFC的Q系列600V，TO-220AC封装（隔离式）3A,5A,8AX系列最佳值（成本最低，低Qrr）Q系列最软反向恢复（最适合EMI控制）H系列

最低Qrr（开关损耗最低）

适用于开关电源输出整流二极管的Q系列300V双二极管6A,10A,16A,30A

H系列600VD2Pak（隔离式）

适用于CCMPFC的X系列600V（TO-220AC、D2Pak、FullPak封装）3A,4A,6A,8A,10A,15A,20A适用于CCMPFC的H系列600V，TO-220AC封装（隔离式）3A,6A,8A,12A新！H系列是开关频率>80Kh的SiC二极管的低本高效替代产品。适用于交错并联CCMPFC的X系列600V双二极管，TO220AB封装8A,12A,16AQ系列200/V

新！Qspeed二极管产品系列2011年第4季度2012年第1季14

反向恢复电流H系列、Q系列、X系列、Tandem（串联）和超快速二极管Qrr值比较14

反向恢复电流H系列、Q系列、X系列、Tandem（串联15

超低QrrTandem（串联）、SiC、Q系列、H系列二极管Qrr值和Tj的关系15

超低QrrTandem（串联）、SiC、Q系列、H系列16二极管恢复电流变成开关电流反向恢复电流导致开关损耗16二极管恢复变成开关17开关电流增加导通损耗开关损耗随频率而增大17开关电流18Qspeed降低了开关电流，从而降低导通损耗Qspeed可降低开关损耗18Qspeed降低了开关电流，19超快速Qspeed

设计师之所以选择低频率是因为超快速二极管会造成损耗

使用Qspeed可做到以更高频率工作

高频率工作可使设计师选择更小的升压电感（节省成本）

小型升压电感使用更少的导线，损耗更低

高频率下的总体损耗可低于低频率设计的总体损耗Qspeed可帮助提升CCMPFC应用中的效率19超快速Qspeed设计师之所以选择低频率是因为超快速20四种主要类型的二极管在服务器电源应用中的性能比较提升服务器电源的效率20四种主要类型的二极管在服务器电源应用中的性能比较21三种Qspeed二极管与SiC二极管在500W服务器电源应用中的性能比较可达到与SiC二极管相当的效率水平21三种Qspeed二极管与SiC二极管在500W服务器电源20CTH03S缓冲电路=220pF和33ohmsVpk=332V效率=82.4%300VQ系列二极管可解决过冲问题并能实现无缓冲电路工作20CTH03S300VQ系列二极管可解决过冲问题并能实现宽范围DC-DC(18-75V)75VDC输入100°C基板温度LQA16TC300无需缓冲电路Vpk=289V效率=84.6%300VQ系列二极管可提升效率宽范围DC-DC(18-75V)LQA16TC300300总结使用已证实可靠的简单器件可轻松提升效率使用CAPZero和SENZero可提升待机效率使用600VQspeed二极管可降低CCMPFC级中的开关损耗使用300VQspeed二极管可实现无缓冲电路工作

总结使用已证实可靠的简单器件可轻松提升效率室内照明LED驱动电源发展趋势更低的成本LED推广的最大障碍是价格2011年光源成本下降30%驱动占到了灯具成本的30%非隔离驱动渐成主流可以降低磁性器件的价格可以提高效率可减小占用空间单电压输入即可优化设计，成本更低

室内照明LED驱动电源发展趋势更低的成本参考设计1：低压输入超低成本的设计长度30mm宽度18mm总共14个器件单面板高效率最低成本参考设计1：低压输入超低成本的设计长度30mm宽度18mm总PF和效率满足要求PF和效率满足要求EMI满足要求满载输出平均值准峰值准峰值平均值EMI满足要求满载输出平均值准峰值准峰值平均值DER-322:LNK460VGBUCK输出78V/0.23A，效率>93%高压输入(190-264VAC)PF>0.9谐波符合EN61000-3-2C230VAC时THD<20%浪涌过2.5KV(IEC61000-4-5)参考设计2：高压输入高效率单面PCBDER-322:LNK460VGBUCK参考设计2：高压效率大于93%，PF>0.98效率大于93%，PF>0.98谢谢！谢谢！轻松快速提高电源效率的

解决方法

2012年4月轻松快速提高电源效率的

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提升效率的简单方法开关电源的发展趋势是必须满足越来越高的待机效率要求这可以通过消除EMI滤波器环节及高压通路上的空载损耗来实现

对更高功率密度和高效率的需求

要求提高开关频率，因而须采用高性能元件使用高性能600VPFC二极管将CCMPFC损耗降至最小在高压直流输出应用中，利用软开关整流管可实现无缓冲电路工作，同时不会增加EMI和电压应力

提升效率的简单方法开关电源的发展趋势是必须满足越来越高的消除损耗提高待机效率改进现有设计或在新设计中实现创新的IC可提升待机效率

CAPZeroSENZero电容主动放电+高压信号断接=功率节省！消除损耗创新的IC可提升待机效率在待机期间断开未使用的高压通路单芯片集成解决方案与CAPZero配合使用可进一步降低待机/空载功耗通过在功率节省模式禁用电路功能块实现功率节省使待机功耗至少降低150mW在待机期间断开未使用的高压通路通过在功率节省模式禁用电路功能另一个提高待机效率的应用范例SENZero用于PFC和DC-DC级额定高压MOSFET：650V，在25oC结温TJ下使用多个SENZero满足3个以上通道的要求另一个提高待机效率的应用范例SENZero用于PFC和DC-超低待机功耗的两通道和三通道版本元件编号断开通道230VAC时的待机功耗SEN0122<1mWSEN0133<1.5mW650V低漏电流MOSFET本图显示的是两通道(SEN012)版本超低待机功耗的两通道和三通道版本元件编号断开通道230VA消除放电电阻中的损耗–CAPZero

X电容主动放电可自动消除来自X电容放电电阻损耗的创新器件施加AC电压后：放电通路开路断开AC电压后：X电容放电以满足安全要求可使设计满足严格的待机/空载功耗要求，无需重新设计消除放电电阻中的损耗–CAPZeroX电容主动放电可自动消CAPZero允许增大X电容的值，而不会带来额外损耗实测数据点典型损耗RXCAP,DIS采用CAPZero后的性能~4mW@230VAC230VAC，750ms时间常数（提供可满足1秒最差情况的裕量以及

+/-20%电容容差和+/-5%电阻容差）X电容(nF)放电电阻损耗(mW)CAPZero允许增大X电容的值，而不会带来实测数据允许使用更大容量的X电容，而不会增加待机损耗增大X电容以降低CM/DM扼流圈滤波满足EMI规范提升效率减小元件尺寸/省去元件可带来空间和成本的节省CAPZero可提高EMI滤波器设计的灵活性之前带大共模电感及差模电感的小容量X电容之后（采用CAPZero）带小共模电感及

和差模电感的大容量X电容允许使用更大容量的X电容，而不会增加待机损耗CAPZero可最大总X电容元件编号

(825V)元件编号

(1000V)500nFCAP002CAP012750nFCAP003CAP0131µFCAP004CAP0141.5µFCAP005CAP0152µFCAP006CAP0162.5µFCAP007CAP0173.5µFCAP008CAP0185µFCAP009CAP019CAPZeroSOIC-8可满足设计要求的CAPZero产品系列最大总元件编号元件编号500nFCAP002CAP012待机效率提升示例电源中可消除的待机损耗2µF的总X电容可在230VAC下产生147mW的放电电阻损耗三个高压(325VDC)通路的总损耗为150mW消除291mW的净损耗可提升待机效率待机效率提升示例电源中可消除的待机损耗Qspeed混合PiNSchottky技术提供比SiC更低的开关损耗阳极阴极肖特基触点P-Wells缓冲层低稳压值/高速肖特基低漏电流/高阻P-N深沟道P-Wells提供Qrr提供比SiC肖特基二极管更低的开关损耗能以显著低的成本且在>80Khz的开关频率下达到与SiC二极管相当的效率Qspeed混合PiNSchottky技术提供比SiC更低Qspeed二极管产品系列2011年第4季度2012年第1季度2011年第2季度2011年第3季度适用于CCMPFC的Q系列600V，TO-220AC封装（隔离式）3A,5A,8AX系列最佳值（成本最低，低Qrr）Q系列最软反向恢复（最适合EMI控制）H系列

最低Qrr（开关损耗最低）

适用于开关电源输出整流二极管的Q系列300V双二极管6A,10A,16A,30A

H系列600VD2Pak（隔离式）

适用于CCMPFC的X系列600V（TO-220AC、D2Pak、FullPak封装）3A,4A,6A,8A,10A,15A,20A适用于CCMPFC的H系列600V，TO-220AC封装（隔离式）3A,6A,8A,12A新！H系列是开关频率>80Kh的SiC二极管的低本高效替代产品。适用于交错并联CCMPFC的X系列600V双二极管，TO220AB封装8A,12A,16AQ系列200/V

新！Qspeed二极管产品系列2011年第4季度2012年第1季14

反向恢复电流H系列、Q系列、X系列、Tandem（串联）和超快速二极管Qrr值比较14

反向恢复电流H系列、Q系列、X系列、Tandem（串联15

超低QrrTandem（串联）、SiC、Q系列、H系列二极管Qrr值和Tj的关系15

超低QrrTandem（串联）、SiC、Q系列、H系列16二极管恢复电流变成开关电流反向恢复电流导致开关损耗16二极管恢复变成开关17开关电流增加导通损耗开关损耗随频率而增大17开关电流18Qspeed降低了开关电流，从而降低导通损耗Qspeed可降低开关损耗18Qspeed降低了开关电流，19超快速Qspeed

设计师之所以选择低频率是因为超快速二极管会造成损耗

使用Qspeed可做到以更高频率工作

高频率工作可使设计师选择更小的升压电感（节省成本）

小型升压电感使用更少的导线，损耗更低

高频率下的总体损耗可低于低频率设计的总体损耗Qspeed可帮助提升CCMPFC应用中的效率19超快速Qspeed设计师之所以选择低频率是因为超快速20四种主要类型的二极管在服务器电源应用中的性能比较提升服务器电源的效率20四种主要类型的二极管在服务器电源应用中的性能比较21三种Qspeed二极管与SiC二极管在500W服务器电源应用中的性能比较可达到与SiC二极管相当的效率水平21三种Qspeed二极管与SiC二极管在500W服务器电源20CTH03S缓冲电路=220pF和33ohmsVpk=332V效率=82.4%300VQ系列二极管可解决过冲问题并能实现无缓冲电路工作20CT