SPS 电路设计

null開關電源供應器（SPS） （Mercury）開關電源供應器（SPS） （Mercury）OutlineOutlinePower的介紹 Mercury 機種 Power Block diagram SPS的特性、架構 EMI PFC Main converters 380V Output（Ballast點燈電源） Standby circuit null什么是Power Supply? Power Supply负载Vin, IinPower Supply是一种提供电力能源的设备，它可以将一种电力能源形式转换成另外一种电力能源形式，并能对其进行控制和调节。上级电能形式Vo, Io f, phasef, phase根据转换的形式分类: AC/DC, DC/DC, DC/AC, AC/AC根据转换的方法分类: 线性电源，相控电源，开关电源根据调控的效果分类: 稳压， 恒流， 调频，调相根据调控的方法分类: 传统反馈控制，矢量控制，数位控制Switch power supply (SPS)Switch power supply (SPS)Switch power supply (SPS) 輸入級、PFC級 、功率級、回授級 優缺點 優點:轉換效率高、空載時耗電小、重量輕、可直流輸出 缺點:漣波大、電磁干擾大Mercury 機種 Power Block diagramMercury 機種 Power Block diagramSPS的特性、架構SPS的特性、架構特性: 輸入電壓範圍為90∼264 伏特之間。 輸入頻率範圍47∼63Hz。 轉換效率80％以上。 停電後輸出維持時間（Hold up time ）最少10 毫秒以上。 產生之電磁干擾（Electromagnetic Interfrence, EMI）雜訊（Power line noise ）須符合ＦＣＣ和ＣＥ標準。 輸出入端具隔離效果。 輸入電壓超出額定值時輸出電壓的改變量（Line Regulation）須小於± 1 ％以下。 輸出漣波和雜訊在1 ％以下。 具過電壓、過電流保護功能。 具有防靜電和防雷擊功能。 機殼的漏電流在0.75mA 以下。 ※ＦＣＣ為美國聯邦通訊委員會的縮寫，ＣＥ為歐盟共同標準SPS的特性、架構-EMISPS的特性、架構-EMI電磁干擾(EMI)與電磁相容(EMC) EMI:雜訊藉由傳導(Conducted)或輻射(Radiated)方式侵入系統，甚而影響系統操作 EMS:系統元件抑制外界雜訊的能力 EMC:電子設備對於外界電磁環境的容忍程度 EMI的濾波器: 主要的目的防止連接在同一電力系統的電氣裝置所產生的傳導性電磁雜訊經由電源導線而彼此互相干擾 一個好的設計   不會產生雜訊影響其他系統  不受其他系統雜訊的影響  所產生的雜訊不會影響本身系統 SPS的特性、架構-EMISPS的特性、架構-EMIEMI濾波器基本架構: 共模電感(LC)、差模電感(LD)、X 電容(CX1、CX2)、Y 電容(CY) 共模電感(LC):µ值較高，故電感值較高，典型值是數mH 到數十mH 之間 差模電感(LD):µ值較低感值較低，典型值是數十µH 到數百µH 之間。 X 電容:在L、N 之間，一般是選用高容值的金屬皮膜電容，容值由0.1mF到1mF。 Y 電容:在L-G、N-G 之間的電容，以成對、相等的容值對稱的，其大小必須要符合安規的限制。 SPS的特性、架構-PFCSPS的特性、架構-PFCPFC (Power factor correction )功率因數調整 一般包括兩部分電路： 1、功率因數調整 2、升壓電路部分 SPS的特性、架構-PFCSPS的特性、架構-PFCPFC (Power factor correction )功率因數調整 Why need PFC? 追求高品質的電力供需，一直是全球各國所想要達到的目標，然而大量的興建電廠，並非解決問題的唯一途徑，一方面提高電力供給的能量，一方面提高電氣產品的功率因數（Power factor）或效率，才能有效解決問題。 架構如下:SPS的特性、架構-PFCSPS的特性、架構-PFCPFC (Power factor correction )功率因數調整 P.F= 實功率/虛功率 = 舉例說明: 假設A、B兩個機台，A的P.F=1，B的P.F=0.8;如果A、B機台的輸 出功率都是100W且效率均為100%，則電力公司必須供應給A機台 100W，供應給B機台125W。*Green Function 為環保功能的意思，其要求是在滿載70W 以下的電源產品，當負載沒有輸出功率的情況下，輸入電源仍照常供應時，電路消耗功率必需小於1W以下。SPS的特性、架構-PFCSPS的特性、架構-PFC為何要Boost到380V 台灣電力系統是110V(峰值為155V)，中國為220V(峰值為311V)，而客戶輸入最高電壓為264V(峰值為373V)，所以就boos到380V 。 怎麼不設計380V以上呢? 當然可以到500V或1000V，而且對Hold up time還會比較佳。 但因為大電容(C5)的耐壓和MOSFET(Q2)的耐壓的考量，所以到380V即可。 SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main convertersTypes of power converters 返馳式 ( Flyback ) 順向式 ( Forward ) 半橋式 ( Halt Bridge) 全橋式 ( Full Bridge) 推挽式 ( Push Pull)SPS的特性、架構-Main converters SPS的特性、架構-Main converters DC/DC電源供應器之變壓器的比較 SPS的特性、架構-Main converters SPS的特性、架構-Main converters 順向式 輸出功率可高於150Ｗ 流經變壓器初級側及次級側的電流較小 成本增加 SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main converters每個Types的power converters組成部分 ---1、能量傳遞部分 ---2、回授（反饋）部分 ---3、電路保護部分SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main converters每個Types的power converters組成部分 ---能量傳遞部分 SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main converters每個Types的power converters組成部分 ---回授（反饋）部分 SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main converters每個Types的power converters組成部分 ---電路保護部分 短路保護(Short circuit protection) 過電壓保護(Over voltage protection) 低電壓保護(Under voltage protection) 過溫保護(Over temperature protection) 過功率保護(Over power protection) 限流保護(Current limit protection)SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main converters每個Types的power converters組成部分 ---電路保護部分 過溫保護(Over temperature protection) SPS的特性、架構-Main convertersSPS的特性、架構-Main converters每個Types的power converters組成部分 ---電路保護部分 過電壓保護(Over voltage protection) SPS的特性、架構-380V OutputSPS的特性、架構-380V Output380V Output（為Ballast點燈電源）SPS的特性、架構-Standby circuitSPS的特性、架構-Standby circuitStandby circuit 當AC輸入到DC輸出這段時間所有IC 必須要有bias source. 所以需要一個standby circuit 提供給所有的IC bias電源 SPS的特性、架構-Standby circuitSPS的特性、架構-Standby circuitStandby circuit （PS-61） null