核相器的市场有很大的推动的作用
*后还需考虑电源的选择。作为便携式系统,甲烷检测系统的电源供电方式是电池供电,供电电压约在5V。而电路中的有的器件工作在较低的电压下,如单片机、SRAM和USB芯片等是3.3V的工作电压,��就需要在电路中设计5V-3.3V的电压转换电路。通过对比核相器,采用DC-DC器件LM2S74进行电压转换(图4),将5V供电电压转换为3.3V,即可以满足低电压器件的工作要求,减少了额外的功耗高压核相器的电力系统,而且通过设计合理的滤波电路,还获得了较好的稳压线性输出。在降低功耗方面,在系统设计中均选用了CMOS器件、低功率表贴元器件,不仅使得系统体积较小,而且电路功耗也得到降低:此外在软件设计上,系统使用了等待和掉电的节电运行机制,而有的器件是带Shutdown功能的,可以在空闲的时候进入省电模式,进一步降低了功耗。
Power Integrations产品营销经理Andrew Smith道:“所有的国家都是先从大功率的100W白炽灯开始淘汰,接下来才是75W等小功率的白炽灯。欧盟在2010年就淘汰了100W白炽灯核相器,美国、中国等则是在2012年开始淘汰。所以市场上对于能替换100W白炽灯的大功率LED是有非常强劲的市场需求的。”
现在100W白炽灯替换LED一般都需要采用PAR38,采用A19规格的LED尚未出现。现在PI已经推出业界头个针对100W A19白炽灯泡替换应用的LED驱动器设计DER-322,该驱动器可为100W A19白炽灯泡的LED替换灯提供所需的功率,这是业界头个此类设计。PI大功率LED驱动设计的推出,对于替换100W白炽灯大功率LED快速进入市场有很大的推动的作用。
DER-322驱动器可恰好放入A19灯泡内,不仅符合EN61000-3-2 C(D)标准核相器,还可轻松达到THD限值要求。它的功率因数(PF)值超过0.95,因此既适用于商业应用,也适用于消费类应用。由于将PFC和CC转换集成于同一开关级中,该设计的元件数非常少,这有助于实现驱动器的小型化、降低其成本和增强可靠性。此外,它采用了陶瓷电容元件,省去了短寿命的大容量输入电解电容无线核相器的电压系统,对于产品寿命的提高大有帮助。
採取一系列措施来提升效率和降低空载功耗的需求便是这些关注所带来的结果。其中*新且*严格的是由全球前五大手机厂商提出且是自愿性的充电器**制协定(Star Rating System agreement),用以标识在充电完成之后,充电器仍插在墙壁插座上时的耗能量。该**制从0**开始,到*高的5**。空载下额定待机功耗>0.5W的充电器为0**标章,待机功耗<0.03W30mW)的为5**(见表)。经由比较,大多数现有手机的待机功耗皆落在150~300mW範围之间。
这一点十分重要,有必要再次重申:要想获得5**的标章,充电器必须达到30mW或更低的空载功耗(见表),这比能源之星(level V)的要求还低90%。
这种PSR PWM控制器可实现非常**的CC/CV调节,且无需其他解决方案所需的次极端电压或电流回馈电路。对设计人员而言,在电池充电器应用中採用次极端回馈电路来进行CV/CC输出调节的传统方案已不再具有吸引力核相器,因为其成本高,器件数目多,这意味着需要更多的板上空间和更大的充电器。此外,由于次级端元件会产生功耗,对效率也有负面的影响。
对于需要外部MOSFET的设计,工程师可选择快捷半导体的FAN103 PSR PWM控制器。在众多解决方案供应商中,只有快捷半导体可提供独立式+整合式MOSFET PWM控制器的选项。
快捷半导体的IC产品拥有节能性能的关键塬因是因为它採用了高压(HV)启动电路、专有绿色控制模式,以及专门开发的TRUECURRENT技术核相器,后者利用PSR控制返驰式转换器来调节输出电流,无需次级回馈电路。该控制器使用类比信号处理和採样技术高压核相器可保证**运行,经由变压器的初级端辅助绕组来调节输出电压/电流。利用这种方案,充电器能够获得比传统电路设计更小的外形尺寸、更低的待机功耗和更高的效率。
本试验要求产生0~100A的大电流,考虑到本电流源用于断路器在线检测,断路器触点接触电阻是15mΩ,这样在负载上消耗的功率应该为P=I2R=1002×0.015=150W。负载消耗功率150W,考虑变压器效率及功率裕度,我们选用升流变压器的额定容量为500VA。
铁芯面积S与升流变压器功率P满足下面经验公式:ln(S)=0.498×ln(P)+0.22。带入功率P=500VA,可算出铁芯截面积S=53.144cm2。根据计算结果,取S=54cm2,选用硅钢片中间舌尺寸a=6cm,叠厚尺寸b=9cm。
根据铁芯截面积S和铁芯的磁通密度B核相器,初级线圈的每伏圈数N可由下式确定:ln(N)=-0.494×ln(P)-0.317×ln(B)+6.439。采用质量优良的硅钢片,铁芯B值取11000高斯,计算得到每伏匝数N=0.831。初级电压取220V,初级匝数N1=220×0.831=183;次级电压取7V,次级匝数N2=7×0.831=6。
初、次级匝数以及次级*大电流100A,次级电流:I1=I2×N2/N1=3.4A。根据经验,每安培电流分配0.3mm2导线截面积。这样初级导线截面积为1.02mm2,初级导线可选用135mm2扁铜线。次级导线截面积为30mm2高压无线核相器具体定义,次级导线可选用240mm2扁铜板。
当然,其中也有一些缺点。使用传统的电路时,切换耗损会增加,不过,设计更精良的元件已大幅减少切换耗损。
使用准谐振拓朴,例如含UCC3895之类控制器的相移全桥式拓朴,有助于减少切换耗损。在许多设计中核相器,二次侧的同步切换所产生的效用相当显著。
磁性元件、开关及输出电容都会以频率函数关系来影响控制对输出的增益。反馈控制有其本身的挑战,而且反馈电路的寄生电容是更为重要的因素。
在这些较高的频率下,寄生电容成为一大问题。进行低频率切换时,0dB交越约在5kHz或5kHz以下的频率附近,而反馈回路中的寄生电容主要与配置有关。然而,当进行30kHz交越设计时核相器,会有其他因素造成问题,其中一项因素便是本文的主题。