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功率小于75W的极低待机功耗适配器设计方案

发布时间:2020-07-21 18:08:22 阅读: 来源:水处理试剂厂家

电源适配器广泛应用于笔记本电脑、游戏机、打印机、DSL调制解调器和手机等领域,应用规模非常庞大。而从人们的使用习惯来看,这些设备也有相当比例的时间处于轻载或待机(空载)工作模式。因此,“能源之星”等规范标准在致力于提升这些设备所用电源适配器工作能效的同时,也注重提升轻载能效及降低待机能耗。

本文引用地址:例如,美国环保署(EPA) 2.0版“能源之星”外部电源规范(简称EPA 2.0)在1.1版基础上进一步提高了能效要求(见表1),其中Ln为额定输出功率的自然对数。

表1:美国环保署“能源之星”外部电源的1.1及2.0版规范。

不同适配器的功率等级相差较大,而根据IEC61000-3-2等标准的要求,功率大于75 W的电源需要增加功率因数校正(PFC),低于75 W则无此要求。本文着重讨论功率低于75 W适配器满足EPA 2.0新规范所需要的特性,以及能够提供这些所需特性的安森美半导体高性能、高能效控制器。

满足能效规范的途径

要满足上述规范对外部电源工作能效及待机能耗的要求,我们首先需要分析清楚损耗的来源。事实上,就工作时的损耗来说,主要包括两个方面,分别是开关损耗和由泄漏电感导致的损耗,这两类损耗分别可以用等式(1)和等式(2)来量化:

从这两个等式中可以看出,要提升工作能效,有两种途径:一是降低开关频率(FSW),即在轻载时采用频率反走技术;二是降低关闭时的漏极电压(VDRAIN(turn-off)),相应地可以采用谷底开关技术。

而就待机模式而言,一个重要的损耗来源于启动电路的静态损耗,即启动电阻持续地从大电容消耗电流,造成功率损耗。而降低启动电路损耗的途径有多种,如采用具有极低启动电流的控制器、采用关断时泄漏电流极低的集成启动电流源,以及连接启动电路至半波整流交流输入等。

NCP1237/38/87/88控制器的关键特性

NCP1237、NCP1238、NCP1287和NCP1288是安森美半导体推出的新一代固定频率脉宽调制(PWM)控制器,用于需要高性价比、可靠性、设计灵活性和低待机能耗的应用,如笔记本、LCD显示器、游戏机和打印机的交流-直流(AC-DC)适配器,以及DVD和机顶盒(STB)等消费电子应用。

这系列器件包含一系列关键特性,帮助提升适配器的能效及降低待机能耗。例如,一般控制器需要启动电阻来从整流交流线路电压启动控制器,而在正常工作期间,这启动电阻还持续消耗功率。相比较而言,NCP1237/38/87/88系列控制器内置启动场效应管(FET),这FET用作高压电流源。输入交流电压施加在适配器上时,这个电流源为控制器的VCC电容供电。这种高压启动电路在正常工作条件下关闭(这时由反激辅助绕组提供偏置电压以省电),消耗的功率极低;同时,控制器无需启动电阻(参见图1),帮助降低待机能耗,减少元件数量及节省电路板空间。

图1:带启动电阻与不带启动电阻(内置电压启动电流源)对比。

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