增加AC－DC電源掉電保持時(shí)間的簡單方法

　　引言

　　ACDC開關(guān)電源有一項(xiàng)重要的技術(shù)參數(shù)——掉電保持時(shí)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(shí)間差⊿t，如圖1所示。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(shí)間，以保證系統(tǒng)可靠關(guān)閉。另外，在有UPS的系統(tǒng)中，從市電切換到UPS供電的過程中，也需要開關(guān)電源能維持正常輸出。

　　圖1 掉電保持時(shí)間示意圖

　　1 掉電保持時(shí)間的決定因素

　　常規(guī)ACDC開關(guān)電源原理框圖如圖2所示，AC輸入經(jīng)過整流濾波后，變成一個(gè)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(chǔ)的能量給輸出供電，在這個(gè)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(shí)，輸出電壓開始下降。

　　圖2 ACDC開關(guān)電源原理框圖

　　我們通過舉例來說明決定掉電保持時(shí)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(shí)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(shí)間。

　　如果電源前端加的濾波電容取100uF/400V，則掉電保持時(shí)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(shí)間可以再增加一倍，如表1所示。

　　表1 掉電保持時(shí)間與輸入電容、負(fù)載關(guān)系表