安森美解决方案满足“能源之星”最新外部电源规范要求

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来源：本站整理作者：佚名 2009-02-06 10:46:32

电源是电子系统中必不可少的组件。除了电视和计算机等产品中所使用的内部电源转换器，外部电源适配器也广泛应用于手机、DSL调制解调器、打印机、笔记本电脑及游戏机等领域，以至于一个普通家庭可能就会拥有少则三五个、多则逾十个的电源适配器。这些适配器的应用规模非常庞大，而且其功率消耗又在一定程度上与用户的使用习惯密切相关。例如，许多用户在将电源适配器(或称充电器)从应用端(如笔记本电脑)拨出后，仍将插头插在墙式插座上，使其在不使用的情况下仍然消耗电流。

absolute; HEIGHT: 156pt; mso-position-horizontal: left" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75" wrapcoords="-46 0 -46 21512 21600 21512 21600 0 -46 0">因此，电源适配器的工作能效及待机能耗成为美国环保署(EPA)“能源之星”等规范瞄准改善的目标。2008年11月开始生效的“能源之星”外部电源(EPS) 2.0版规范(简称EPA 2.0)就在1.1版基础上提高了要求，如表1所示(L_n为额定输出功率的自然对数)。例如，额定功率大于49 W的外部电源在标准工作模式的能效基准要求从0.84提到0.870，而交流-直流(AC-DC) EPS最大空载待机能耗也大幅降低。

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关较大，如手机充电器的功率低至5 W，而游戏机适配器功率则可达250 W。根据IEC61000-3-2等标准的要求，功率大于75 W的电源应用需要增加功率因数校正(PFC)，低于75 W则无此要求。因此，我们就以75 W为界线，分别着重讨论功率低于75 W适配器和高于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、高能效控制器示例。

功率低于75 W的适配器特性及控制器解决方案

对于功率低于75 W的适配器而言，在工作能效提升方面，首先就需要考虑其损耗来源。事实上，其损耗主要包括两个方面，分别是开关损耗和门电荷(Q_gate)损耗，这两类损耗分别可以用等式(1)和等式(2)来量化：

absolute; HEIGHT: 31pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75">

等式(1)

等式(2)

从这两个等式中可以看出，要提升能效，可以从开关频率(F_SW)及关闭时的漏极电压(V_{DRAIN(turn-off)})着手，即要降低开关频率，特别是在轻载时可以采用频率反走技术来实现；而通过采用谷底开关(valley switching)技术，也可以降低关闭时的漏极电压。

而在降低空载能耗方面，可以首先分析出空载损耗主要在于启动电路中的静态损耗，即在空载条件下，启动电阻仍会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外部启动电阻、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。

absolute; HEIGHT: 117.85pt; mso-position-horizontal: left" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75" wrapcoords="-39 0 -39 21510 21600 21510 21600 0 -39 0">作为全球领先的高性能、高能效硅解决方案供应商，安森美半导体提供两种新系列的控制器，提供满足上述适配器工作能效提升及空载能耗降低要求的特性。其中一系列控制器是NCP1237、NCP1238、NCP1287和NCP1288，另一系列是NCP1379和NCP1380。其中，就NCP12xx系列的这四款新器件而言，它们属于固定频率控制器，带集成启动电流源，有助于降低空载输入功率(即空载能耗)；并采用频率反走技术和跳周期模式，帮助降低轻载时的开关损耗及门电荷损耗，从而提升适配器工作能效。这几款器件的开关频率会在25 kHz时钳位，从而消除可听噪声问题。