2025年，全球開關(guān)電源市場在高能效空調(diào)、儲(chǔ)能及數(shù)據(jù)中心需求的帶動(dòng)下，預(yù)計(jì)規(guī)模將再增8.3%。其中，商用空調(diào)領(lǐng)域?qū)?50 W等級(jí)開關(guān)電源提出“輕載≥85%、重載≥89%”的硬指標(biāo)，倒逼廠商在拓?fù)?、控制與器件層面同步升級(jí)。下面以一款已量產(chǎn)的100 W/24 V準(zhǔn)諧振恒壓恒流反激系統(tǒng)為例，拆解其設(shè)計(jì)要點(diǎn)與實(shí)測數(shù)據(jù)，為行業(yè)提供可直接套用的技術(shù)范本。

  一、開關(guān)電源行業(yè)背景：硬開關(guān)反激痛點(diǎn)與準(zhǔn)諧振CV/CC破局

  《2025-2030年中國開關(guān)電源行業(yè)市場分析及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》傳統(tǒng)反激開關(guān)電源在商用空調(diào)控制器中雖占主流，但硬開關(guān)帶來的關(guān)斷損耗與EMI問題，使整機(jī)效率在30 W～150 W區(qū)間迅速下滑。準(zhǔn)諧振技術(shù)利用變壓器退磁后的諧振谷底實(shí)現(xiàn)零電壓開通，一舉削減開關(guān)損耗;再疊加恒壓恒流(CV/CC)控制，輕載降頻、重載鎖定谷底，效率曲線整體抬升4～6個(gè)百分點(diǎn)，為2025年空調(diào)能效新國標(biāo)提供關(guān)鍵技術(shù)路徑。

  二、開關(guān)電源拓?fù)湓恚汗鹊讓?dǎo)通+原邊PWM雙環(huán)如何把損耗壓到最低

  開關(guān)電源行業(yè)數(shù)據(jù)分析提到該開關(guān)電源工作過程可劃分為四段：

  儲(chǔ)能段(t0-t1)——MOS管谷底開通，初級(jí)電流線性上升，漏極電壓近似為零;

  釋能段(t1-t2)——MOS關(guān)斷，次級(jí)二極管導(dǎo)通，漏感能量被RCD吸收，VDS被諧振電容鉗位;

  諧振段(t2-t3)——次級(jí)電流歸零，Lp與Cv形成正弦振蕩，控制芯片等待谷底信號(hào);

  再儲(chǔ)能段(t3后)——檢測到VDS最低點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)再次拉高，進(jìn)入下一周期。

  CV/CC環(huán)路通過輔助繞組采樣退磁時(shí)間TD，實(shí)時(shí)計(jì)算輸出電壓/電流，用誤差電壓VE微調(diào)TON，既保證24 V穩(wěn)壓，又將輸出電流限制在4.17 A，實(shí)現(xiàn)“單級(jí)功率因數(shù)校正+隔離”兩大功能。

  三、開關(guān)電源關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)：反射電壓VOR=120 V、KP=0.9為何成為效率拐點(diǎn)

  變壓器設(shè)計(jì)把VOR鎖定120 V，兼顧最低165 V AC輸入時(shí)的功率輸出能力與漏感損耗;KP取0.9，使系統(tǒng)全程工作于臨界連續(xù)模式，既減小初級(jí)RMS電流，又保留谷底谷底鎖定空間。實(shí)測顯示，該組參數(shù)下開關(guān)電源在310 V DC母線、150 W滿載時(shí)效率達(dá)89.3%，較KP=1.2的連續(xù)模式再升1.8個(gè)百分點(diǎn)。

  四、開關(guān)電源保護(hù)策略：RCD吸收+IS引腳短路式過流雙重防線

  初級(jí)側(cè)15 μH漏感在5.6 A峰值電流下可產(chǎn)生200 V尖峰，選用1200 pF～3500 pF薄膜電容與68 kΩ電阻組合，可把VDS峰值壓制在480 V，僅為750 V MOS耐壓的64%;次級(jí)600 V/30 A肖特基二極管在24 V/4.17 A工況下平均電流8.57 A，裕量大于3倍。過流保護(hù)把IS引腳短接到地，當(dāng)輸出電流>6.5 A且持續(xù)8 ms，芯片立即觸發(fā)自動(dòng)重啟動(dòng)，短路功耗<0.5 W，符合IEC 60335空調(diào)安全規(guī)范。

  五、開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：溫升、負(fù)載調(diào)整率、效率三大數(shù)據(jù)一次看全

  負(fù)載調(diào)整率：310 V輸入，空載到6.25 A階躍，輸出電壓波動(dòng)±0.4 V，調(diào)整率<±1.7%;

  溫升測試：43 ℃環(huán)溫、150 W滿載運(yùn)行2小時(shí)，IC引腳67.7 ℃(限值80 ℃)，變壓器59.6 ℃(限值85 ℃)，輸出電容50.3 ℃(限值75 ℃)，全點(diǎn)通過;

  效率曲線：310 V DC輸入，3 A～6.69 A負(fù)載區(qū)間，效率從85.2%爬升至89.3%，全程高于85%目標(biāo)線。

  波形觀測顯示，VDS谷底開通清晰，無二次振蕩，Id峰值4.49 A，與理論計(jì)算誤差<5%，系統(tǒng)可靠性獲得充分驗(yàn)證。

  總結(jié)

  從2025年開關(guān)電源行業(yè)數(shù)據(jù)看，商用空調(diào)150 W功率段正成為效率競賽的新焦點(diǎn)。準(zhǔn)諧振恒壓恒流反激方案憑借“谷底導(dǎo)通+原邊PWM+多重保護(hù)”組合拳，在24 V/100 W平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)輕載85%、重載89%的實(shí)測效率，并將關(guān)鍵器件溫升控制在規(guī)范值的80%以內(nèi)。該設(shè)計(jì)已批量應(yīng)用于40 HP儲(chǔ)能空調(diào)主控，可直接平移到新風(fēng)系統(tǒng)、冷鏈機(jī)組等更大功率場景，為下一輪開關(guān)電源能效升級(jí)提供可復(fù)制的工程藍(lán)本。

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