延長導通時間可減小輸入電容容量

通過這兩條曲線還可以看到，對于輸出端50%的負載，DCMFF可以維持直流總線電壓降至大約69V的穩壓，而DCMDE轉換器則可以維持低至31.5V的穩壓。因此，DCMDE方法使電源能夠為內存備份操作提供更長的維持時間，充分利用儲仔于輸入電容中的能量。

直流輸入總線濾波電容值的選擇

如圖6所示，直流總線濾波電容可以用來將轉換器階段的輸入電壓維持在等于或高于Vmin值的水平，使轉換器可以保持工作并維持穩壓。參考文獻[1]、[2]和[3]中提供有計算這一電容值的詳細方法。轉換器在td期間所需的能量由放電電容提供。所需的電容值可以通過公式(4)進行估算。

90VDC或100VDC的值是轉換器最小直流總線電壓的最佳選擇，這一點在參考文獻[3]中已有說明。Vmin值進一步減小有助于降低輸入端所需的電容值，但這也會導致初級繞組中的峰值電流大幅升高，并且還需要過大設計電路中的開關元件。

如果開關電源必須保持工作并在干擾期間提供穩壓輸出電壓，則必須對其輸入電容進行選擇，以使最小輸入RMS電壓比額定電壓低30%，即120V系統的最小輸入RMS電壓約為84 VAC(參見公式(5)和公式(6))。

在任何給定輸入電源電壓情況下，時間td是工作頻率的函數(參見圖6)。

圖7和圖8顯示了在不同轉換器工作頻率下的不同最小直流總線電壓值(Vmin)所需的輸入電容估計值。三組曲線分別表示：不需要任何維持的條件下的額定電容;4 ms的維持時間;輸入電源線電壓頻率的一個半周期的維持時間。

對于正常工作情況或存在短時間電源線干擾的工作情況，圖7和圖8提供了易于使用的倍增系數，用于計算所需的電容值。此電容的值稱為Cn或額定電容。

用于在斷電序列期間維持穩壓的直流總線電壓最小值可以從圖4得出，或使用公式(1)和公式(2)計算得出。然后，可以使用公式(7)來計算輸入端所需的電容值，以確保在完成斷電序列期間能夠提供足夠長的維持時間。

Ch=完成斷電序列或內存備份所需的電容

PR=在斷電序列期間降低的輸出功率水平

ηR=功率水平降低時的轉換器效率

th=斷電序列的持續時間

Vs=斷電序列開始時的直流總線電壓

Ve=功率降低時維持穩壓所需要達到的直流總線電壓

如果Ch遠遠大于Cn，則必須使用較高的值。可以通過提高Vmin來減小計算的Cn和Ch值之間的差異。

對于設計用于在低至100VDC的直流總線電壓下工作且必須在低至47Hz的頻率下工作的20W通用輸入電源來說，正常工作情況下的輸入電容值或Cn將大約為100μF，其前提是轉換器效率超過85%(見圖7)。

如果在輸入電源失敗后必須至少在35 ms的時間內提供穩壓電源(以便完成EEPROM寫周期)，那么電容Ch中必須具備足夠的能量。

如果內存備份期間所需的負載為10 W(滿載的50%)，且電源采用最大占空比為50%、固定頻率100 kHz控制器設計而成，那么所需的電容值將為172μF，該值可以使用公式(1)、公式(4)或圖4計算得出。

如果將此電源的控制方案修改為使用導通時間延長技術，則所需的Ch值可大幅減少到100 μF，使用公式(4)或圖4可以計算出該值。因此，無需擴充輸入電容便能滿足延長的(35ms)功率要求。

在前面的示例中，假設在較低直流電壓和50%的負載條件下運行時轉換器功率降至78%(在實際設計中，這一點可經過全面驗證)。

導通時間延長技術的限制

雖然導通時間延長可顯著提高反激式電源的功率輸出，但必須注意的是，不要讓電源在延長的導通時間下無限期地運行。導通時間在超過正常極限之外的任何延長均會導致RMS電流的增加，從而導致MOSFET及初級繞組上的功率全部耗盡。

結語

電源需要配備正確容量的輸入電容，這樣可以確保在電源線干擾期間仍能夠正常運行，并可在檢測出輸入故障之后，提供足夠時間的穩壓電源，確保關鍵數據在關斷之前得以儲存。如果使用的是帶導通時間延長功能的集成開關，則在本應用中可大幅減小輸入電容的容量。本文所列舉的示例表明，DCMFF技術(不含導通時間延長設計)需要更高的輸入電壓才能輸出與DCMDE技術(含導通時間延長設計)同等數量的功率，在低于設計的最小直流電壓下工作時更是如此。導通時間延長是Powei Integrations的離線式開關IC中集成的眾多功能之一，設計師采用這些IC可以設計出更為高效和更具成本效益的電源產品。