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增加AC-DC開關(guān)電源掉電保持時間有哪些方法

來源：發(fā)布時間：2019-07-11 點(diǎn)擊量：1315

增加AC-DC開關(guān)電源掉電保持時間有哪些方法

在一些特殊的應(yīng)用場合，常規(guī)AC-DC開關(guān)電源的掉電保持時間無法滿足要求，而超長掉電保持時間的開關(guān)電源在市場上十分少見。為滿足這些特殊應(yīng)用場合的需求，本文從理論上分析了決定掉電保持時間的因素，并提出了一種簡單的通過外圍電路來增加掉電保持時間的方法。

ACDC開關(guān)電源有一項(xiàng)重要的技術(shù)參數(shù)——掉電保持時間，指從AC掉電到輸出電壓下降到精度范圍(通常是-2%)之外的時間差⊿t。通俗地講，就是開關(guān)電源在沒有輸入后，輸出還能撐多久。很多情況下，系統(tǒng)在檢測到AC掉電后，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、傳輸，對執(zhí)行器的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置等等。因此，在AC掉電后，開關(guān)電源還需要能持續(xù)給系統(tǒng)提供電源一段時間，以保證系統(tǒng)可靠關(guān)閉。

1.開關(guān)電源掉電保持時間的決定因素
常規(guī)ACDC開關(guān)電源原理，AC輸入經(jīng)過整流濾波后，變成一個直流電壓(有一定的紋波電壓)，再通過DCDC變換器轉(zhuǎn)換成我們所需要的電壓輸出。控制電路可根據(jù)輸入電壓和輸出負(fù)載來調(diào)整占空比(PWM模式)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。在AC輸入掉電后，由輸入濾波電容存儲的能量給輸出供電，在這個過程中，濾波電容電壓逐漸下降，控制電路通過調(diào)整占空比依然可以實(shí)現(xiàn)額定的輸出電壓，直到電容電壓下降到控制電路能調(diào)整的范圍之外時，輸出電壓開始下降。

我們通過舉例來說明決定掉電保持時間的因素。假設(shè)一款Vo=5V、Po=20W、效率為η=0.78的產(chǎn)品，DC-DC部分可正常工作的最低電壓Vin_min=100V，電源內(nèi)部輸入濾波電容Cin=47uF。假設(shè)標(biāo)稱220Vac輸入整流濾波后的電壓為直流電壓(實(shí)際有一定紋波)，其值Vin_nor=308V，根據(jù)能量守恒有下式：
0.5*Cin*(Vin_mor2-Vin_min2)=⊿t*Po/η……(1)
代入數(shù)值可得：⊿t=77.9ms。
從上式可以看到，⊿t與輸入電容、AC輸入電壓、產(chǎn)品效率成正比，而與輸出功率、DC-DC部分最低工作電壓成反比。

在實(shí)際的工程環(huán)境中，輸入電壓是固定的。對某一款具體的AC-DC電源產(chǎn)品來說，內(nèi)部輸入濾波電容Cin、DC-DC部分最低工作電壓Vin_min、效率η都已無法改變，所以，電源本身的掉電保持時間無法改變。通過外圍調(diào)整，也無法改變產(chǎn)品的Vin_min和η，唯一能調(diào)整的是在電源前端再接一級整流濾波，外接的濾波電容與開關(guān)電源內(nèi)部的輸入濾波電容是并聯(lián)關(guān)系，等效增加了Cin，增加了掉電保持時間。
如果開關(guān)電源前端加的濾波電容取100uF/400V，則掉電保持時間在之前的基礎(chǔ)上增加165.7ms。如果電源工作在半載條件，則掉電保持時間可以再增加一倍，

2 .開關(guān)電源的輸出電容對掉電保持時間的影響
在上述條件下，我們再計(jì)算一下通過增加輸出電容Co來延長掉電保持時間的效果。假設(shè)：輸出電壓精度是±2%，
則輸出電壓下限Vo1=4.9V、Co=40000uF，則有：
0.5*Co*(Vo2-Vo12)=⊿t1*Po……(2)
代入數(shù)值可得：⊿t1=1ms。
我們發(fā)現(xiàn)，輸出40000uF的電容延長掉電保持時間僅有1ms!由此可見增加輸出電容對掉電保持時間的影響微乎其微

本文理論分析了開關(guān)電源掉電過程，推導(dǎo)出了掉電保持時間的計(jì)算公式;根據(jù)公式找到了通過外接電路來增加掉電保持時間的途徑。通過實(shí)際測試，驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。該方法實(shí)施簡單，對增加掉電保持時間效果顯著，具有很強(qiáng)的工程指導(dǎo)意義。

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