采用安森美半导体解决方案满足采用安森美半导体解决方...

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1、采用安森美半导体解决方案满足“能源之星”最新外部电源规范要求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。因此，电源适配器的工作能效及待机能耗成为

2、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EPA2.0)就在1.1版基础上提高了要求，如表1所示(Ln为额定输出功率的自然对数)。例如，额定功率大于49W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。表表表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5W，而游戏机适配器功率则可达250W。根据IEC61000-3-

3、2等标准的要求，功率大于75W的电源应用需要增加功率因数校正(PFC)，低于75W则无此要求。因此，我们就以75W为界线，分别着重讨论功率低于75W适配器和高于75W适配器满足EPA2.0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75W的适配器特性及控制器解决方案对于功率低于75W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(Qgate)损耗，这两类损耗分别可以用等式(1)和等式(2)来量化：12P=×C×V×F等式(1)

4、loss(switching)DRAINDRAIN(turn-off)SW2Ploss(gate)=Vgate(high)×Qgate×FSW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(FSW)及关闭时的漏极电压(VDRAIN(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(valleyswitching)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

5、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。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)

6、；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25kHz时钳位，从而消除可听噪声问题。图图图1：NCP1237/38/87/88在轻载时采用频率反走技术降低开关损耗从所测得的实际案例工作能效来看，NCP1237/38/87/88系列固定频率控制器与前一代产品NCP1271在额定输出功率的100%(65W)、75%(49W)、50%(32W)和25%(16W)条件下，在115Vac及230Vac电压时的能效总体更优，其中在230Vac条件时平均能效高达87.7%。在轻载

7、及空载能耗方面，以NCP1237为例，与前一代产品NCP1027相比，在10.7W、1.3W、0.5W轻载及0W空载条件下，在115Vac及230Vac电压时能耗下降了10mW到710mW不等，其中这两种输入电压条件下的空载能耗分别仅为71mW和97mW。这些能效及能耗测试数值均满足并超越EPA2.0规范要求。除了提供满足最新能效及能耗要求的特性，NCP1237/38/87/88还具有多种保护特性，如输入欠压和主电源过压保护、可调节过功率保护、严苛故障条件下的闩锁保护，并提供双路过流保护选项。这些器件工作电压可达30V，采用SOIC-7封装

8、，并均可根据不同终端应用要求提供A、B版本的选择，适合于笔记本、LCD显示器、打印机和游戏机以及DVD和机顶盒(STB)等应用。另一系列的NCP1379/80新器件属于谷底开关控