最小化启动电阻中的损耗 - 挑选一款“绿色”控制器满足苛刻的电源效率

　　2、最小化启动电阻中的损耗。

　　大多数反向控制器都会自变压器的辅助绕组生成其自己的偏置电源。但是它们需要设法完成初始启动。从传统上来说，这一工作是通过将一个电阻由整流AC电压连接至控制器VCC引脚实现的。该电阻要足够低才能使该控制器具有足够的电流在最低的AC输入电压下开启。该电阻过低会导致过多的功耗并且不利于实现理想的兼容性。

　　控制器所需的启动电流通常会罗列在产品说明书电气特性表格的顶端附近。最新的绿色模式控制器将该电流下降低到了50μA以下。就必须要运行在85V~265V常见的AC输入电压范围的电源而言，使用一个2MΩ的上拉电阻将会确保在低电压时至少50μA的启动电流。在额定的120VUS线路电压时（通常需要兼容性测试），该电阻仅消耗13mW的功耗。虽然13mW可能不会打破功率预算，但在额定的230V欧洲线路电压下，电阻器的功率损耗就会增加4倍之多。根据应用和待机期间系统负载的不同，52mW可能就是一个很大的功耗了。

　　一些控制器可以接通一个晶体管提供启动电流，该晶体管在控制器完成一个成功的启动序列后就会关闭。该晶体管会额外增加外部组件数量，有时也会包括在控制器芯片之中。无论是哪种情况，该额外的高电压晶体管都会增加成本敏感产品的成本。此外，将该晶体管像控制器那样集成到同一个封装中会导致漏电、清除和可靠性问题。

　　控制器使用了一种和处理该启动电流相似的方法，其实施了一个与功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）连接的级联，如图2所示。有了级联连接，一个DC电压就被施加到了MOSFET的栅极，而控制器通过拉低源开启FET.该控制器可以使用MOSFET源连接来获得其初始启动电流。控制器通过在启动期间线性运行MOSFET完成上述事宜，无需额外的高压组件，且与控制器无高压连接。这种方法依然需要一个上拉电阻来提供晶体管的栅极电压，但是栅极连接通常需要10μA以下的电流。

　　图2级联与MOSFET连接的控制器大大降低了启动电阻损耗

　　3、振铃。

　　一次侧MOSFET上使用的缓冲和钳位控制电路是降低功耗的另一个主要方面。图3中常见的RCD钳位通过限制MOSFET漏极上的电压峰值来降低振铃和避免过压应力。该电压峰值是在MOSFET关闭并突然中断主绕组中的电流时由存储在变压器漏极电感中的电能引起的。

　　图3通过优化钳位控制电路来降低损耗

　　降低钳位电路中电压峰值和损耗的第一步是设计一个具有最小漏极电感的变压器。除此以外，我们还可以增加钳位电阻以进一步降低损耗，但这样做同时还会增加电压峰值幅度。在开关周期的复位阶段，反射的输出电压被外加在会导致更多损耗的钳位电阻两端。使用更高电压的MOSFET（例如，800V而非600V）可为电压峰值提供更多的裕度并且可以使用更大的电阻。然而，更高的电压额定值就要使用更昂贵的MOSFET或使用具有更高导通电阻的MOSFET（其会在较高负载时降低效率）。许多时候我们都必须要在成本、轻负载效率以及额定负载效率之间做一个折衷。在一些专门针对10W或低于10W应用而设计的电源中可完全去掉钳位电路，从而实现能量的大大节约。当然，EMI问题可能会限制漏极上所允许的振铃的多少。

　　不太明显的是，降低钳位电容还会降低轻负载损耗。当控制器处于触发模式运行时，钳位电路就会在开启状态间进行放电。如果钳位电容太大，那么过多的能量就会存储起来，并在关闭状态期间耗散掉。在一些情况下，钳位电容在下一个开启状态开始前可能不会完全实现放电。将钳位RC网络的时间常数设置为开关周期的10倍左右是降低该损耗的一个不错的常规法则。

　　另一种方法是用齐纳二极管代替RCD钳位。齐纳二极管钳位可以降低轻负载时钳位中的损耗。但是，在较高负载时，齐纳二极管钳位与RCD钳位相比功耗会高出许多。