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关于80PLUS电源我们已经谈得很多了,在节能减排的大环境下,各大电源厂商都推出了自己旗下通过了80PLUS认证的产品,除了发烧友喜爱的高功率电源外,包括像300W、350W以及400W这种普通用户使用的主流电源,也出现了80PLUS的产品。对于80PLUS电源,大多数人的印象无非是质量好、价格贵这两点。但大家知道为什么这些通过80PLUS的电源能达到如此高的转换效率呢?它们又为什么这么贵呢?下面我们就来解析一下市面上80PLUS电源常用的一些技术,相信通过我们的分析,大家就能明白80PLUS电源贵在何处了。 高效率之源——软开关技 对于80PLUS电源而言,它昀大的目的就在于提升电源的转换效率,同时减少电力损耗,特别是要求转换效率超过85%甚至90%,这对于采用老技术的传统电源是难以突破的瓶颈。因此80PLUS电源在采用的技术方面必然要有所突破,而在这种种采用的新技术中,软开关技术显得尤为重要,正是因为它,电源的效率才有可能大幅提升。 软开关技术是指电源利用专用的控制芯片,在电路中电压和电流变化的某个特殊时刻,开启和关断元器件实现对电压电流的调制。采用软开关技术可以有效地降低开关损耗和开关应力,有助于电源效率的提高,同时降低电磁干扰。从现在来看,软开关技术包括了有源钳位、LLC谐振半桥和移相全桥这三种方案。 有源钳位 有源钳位技术是一项原理非常复杂的技术,这项技术历经三代,且都申报了专利。第一代为美国VICOR公司的有源钳位ZVS技术,这项技术将DC/DC(直流转直流)的工作频率提高到1MHz,但是并未让转换效率超过90 %。为了降低第一代有源钳位技术的成本,IPD公司申报了第二代有源钳位技术专利,这项技术采用了P沟道MOSFET,使产品成本减低很多,不过这项技术的劣势是磁能在磁芯复位时会有无意义的损耗。一位美籍华人工程师于2001年申请了第三代有源钳位技术专利,其特点是在第二代有源钳位的基础上将磁芯复位时释放出的能量转送至负载,所以实现了更高的转换效率。 有源钳位技术早已在电信等特殊领域应用,但这项技术应用起来比较复杂,直到控制芯片技术的不断更新,降低了新技术在PC电源上的设计难度,才让该技术得以大规模应用。尽管如此,与硬开关技术相比,有源钳位技术的电路设计还是显得复杂,同时也需要更高额定电压的开关器件,导致其成本难以降低。该技术的好处是开关损耗极低,更容易让电源实现高效能,同时适用于各种功率等级,应用范围较广。目前少部分80PLUS金牌电源就使用了有源钳位技术,如康舒R9、海盗船HX850W,航嘉R85等电源也采用了这项技术。 LLC谐振半桥 LLC谐振半桥是目前300W至500W低中级别瓦数金牌电源常用的设计方案,LLC谐振半桥+同步整流+DC转DC的拓扑结构,这也是目前金牌电源当中常见的一种结构。LLC原本多用于电视等设备的电源,拥有非常高的转换效率(但是在动态范围方面稍有逊色),具备了冲击白金牌的实力,电脑电源采用此结构也可以说是效率的很好保证。
采用LLC谐振半桥方案的电源内部 LLC技术拥有两大特点,一是高稳定性,对输入电压的变化不敏感,也就是能适应较宽的输入电压范围;二是高效率,LLC技术能把效率提升到90%以上,所有开关器件及二极管都实现软开关,在可以稳定地输出电压的同时,还具有较低的EMI,对主电路不产生干扰。LLC谐振半桥和有源钳位一样,也是一个利用超低开关损耗来实现超高效能的软开关技术。它的优点很明显,其电路结构非常简单,不需要输出电感,能降低整体成本;同时这种电路的发热量更低,对周边元器件的规格要求也不高。
安耐美的金魔族87+系列采用LLC谐振半桥技术 不过这项技术也有其不足之处,LLC谐振半桥电路的磁性设计比较复杂,输出电容上的高纹波电流和可变频率也不易控制。虽然成本较低,但是设计难度却较大,因此应用LLC谐振半桥技术来研发高效能的电源实际上并不容易。在众多电源厂商中,台湾的振华公司在这项技术上有着深厚的功底,振华自己旗下的低功率80PLUS电源都采用了LLC谐振半桥技术,而其他厂商的产品,如安耐美的金魔族87+系列就采用这种方案,海韵760W的电源也采用这项技术。 |
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