如何增加AC-DC电源掉电保持时间?

2020-01-20

  AC-DC电源有一项重要的技术参数——掉电保持时间,指从AC掉电到输出电压下降到精度规模(通常是-2%)之外的时间差⊿t。通俗地讲,就是开关电源在没有输入后,输出还能撑多久。
很多情况下,系统在检测到AC掉电后,需对数据进行保存、传输,对执行器的状态进行设置等等。因而,在AC掉电后,开关电源还需能持续给系统提供电源一段时间,以确保系统可靠封闭。另外,在有UPS的系统中,从市电切换到UPS供电的过程中,也需开关电源能保持正常输出。
1掉电保持时间的决定因素
惯例AC-DC电源AC输入经过整流滤波后,变成一个直流电压(有必定的纹波电压),再经过DCDC变换器转换成咱们所需的电压输出。控制电路可依据输入电压和输出负载来调整占空比(PWM形式)以完成稳定的电压输出。在AC输入掉电后,由输入滤波电容存储的能量给输出供电,在这个过程中,滤波电容电压逐渐下降,控制电路经过调整占空比仍然能够完成额外的输出电压,直到电容电压下降到控制电路能调整的规模之外时,输出电压开端下降。
咱们经过举例来说明决议掉电保持时间的因素。假定一款Vo=5V、Po=20W、功率为η=0.78的产品,DC-DC部分可正常工作的较低电压Vin_min=100V,电源内部输入滤波电容Cin=47uF。假定标称220Vac输入整流滤波后的电压为直流电压(实践有必定纹波),其值Vin_nor=308V,依据能量守恒有下式:
0.5*Cin*(Vin_mor2-Vin_min2)=⊿t*Po/η……(1)
代入数值可得:⊿t=77.9ms。
从上式能够看到,⊿t与输入电容、AC输入电压、产品功率成正比,而与输出功率、DC-DC部分较低工作电压成反比。
在实践的工程环境中,输入电压是固定的。对某一款具体的AC-DC电源产品来说,内部输入滤波电容Cin、DC-DC部分较低工作电压Vin_min、功率η都已无法改动,所以,电源本身的掉电保持时间无法改动。经过外围调整,也无法改动产品的Vin_min和η,仅有能调整的是在电源前端再接一级整流滤波,外接的滤波电容与电源内部的输入滤波电容是并联关系,等效增加了Cin,增加了掉电保持时间。
如果电源前端加的滤波电容取100uF/400V,则掉电保持时间在之前的基础上增加165.7ms。如果电源工作在半载条件,则掉电保持时间能够再增加一倍。



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