隨著能源效率和環(huán)保的日益重要购城，人們對開關(guān)電源待機(jī)效率期望越來越高，客戶要求電源制造商提供的電源產(chǎn)品能滿足BLUEANGEL淤井，ENERGYSTAR布疼，ENERGY2000等綠色能源標(biāo)準(zhǔn)，而歐盟對開關(guān)電源的要求是：到2005年币狠，額定功率為0.3W～15W游两，15W～50W和50W～75W的開關(guān)電源砾层，待機(jī)功耗需分別小于0.3W，0.5W和0.75W.而 目前 大多數(shù)開關(guān)電源由額定負(fù)載轉(zhuǎn)入輕載和待機(jī)狀態(tài)時(shí)贱案，電源效率急劇下降肛炮，待機(jī)效率不能滿足要求。這就給電源設(shè)計(jì)工程師們提出了新的挑戰(zhàn)宝踪。

　　二侨糟、開關(guān)電源功耗分析

　　要減小開關(guān)電源待機(jī)損耗，提高待機(jī)效率瘩燥，首先要分析開關(guān)電源損耗的構(gòu)成秕重。以反激式電源為例，其工作損耗主要表現(xiàn)為：MOSFET導(dǎo)通損耗露揽，MOSFET寄生電容損耗专运，開關(guān)交疊損耗，PWM控制器及其啟動(dòng)電阻損耗屏部，輸出整流管損耗壮畏，箝位保護(hù)電路損耗，反饋電路損耗等藐捉。其中前三個(gè)損耗與頻率成正比關(guān)系铭歪，即與單位時(shí)間內(nèi)器件開關(guān)次數(shù)成正比。在待機(jī)狀態(tài)氛玛，主電路電流較小搀薛，MOSFET導(dǎo)通時(shí)間ton很小，電路工作在DCM模式论稠，故相關(guān)的導(dǎo)通損耗徊极，次級整流管損耗等較小，此時(shí)損耗主要由寄生電容損耗和開關(guān)交疊損耗和啟動(dòng)電阻損耗構(gòu)成经融。

　　三、提高待機(jī)效率的方法

　　根據(jù)損耗分析可知苫馏，切斷啟動(dòng)電阻雏节，降低開關(guān)頻率，減小開關(guān)次數(shù)可減小待機(jī)損耗高职，提高待機(jī)效率钩乍。具體的方法有：降低時(shí)鐘頻率；由高頻工作模式切換至低頻工作模式怔锌，如準(zhǔn)諧振模式（QuasiResonant寥粹，QR）切換至脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）埃元，脈寬調(diào)制切換至脈沖頻率調(diào)制（PulseFrequencyModulation涝涤，PFM）媚狰；可控脈沖模式（BurstMode）。

　±（一）切斷啟動(dòng)電阻

　　對于反激式電源崭孤，啟動(dòng)后控制芯片由輔助繞組供電，啟動(dòng)電阻上壓降為300V左右糊肠。設(shè)啟動(dòng)電阻取值為47kΩ辨宠，消耗功率將近2W.要改善待機(jī)效率，必須在啟動(dòng)后將該電阻通道切斷捌养。TOPSWITCH湾蝙，ICE2DS02G內(nèi)部設(shè)有專門的啟動(dòng)電路，可在啟動(dòng)后關(guān)閉該電阻螃妨。若控制器沒有專門啟動(dòng)電路惰绘，也可在啟動(dòng)電阻串接電容，其啟動(dòng)后的損耗可逐漸下降至零君哮。缺點(diǎn)是電源不能自重啟抄蔬，只有斷開輸入電壓，使電容放電后才能再次啟動(dòng)電路焊槐。

　∫艄病（二）降低時(shí)鐘頻率

　　時(shí)鐘頻率可平滑下降或突降。平滑下降就是當(dāng)反饋量超過某一閾值斗液，通過特定模塊宗恩，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘頻率的線性下降。POWER公司的TOPSwitch-GX和SG公司的SG6848芯片內(nèi)置了這樣的模塊彰晌，能根據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)頻率领姨。

　　（三）切換工作模式

　　1.QR→PWM對于工作在高頻工作模式的開關(guān)電源张弛，在待機(jī)時(shí)切換至低頻工作模式可減小待機(jī)損耗荒典。例如，對于準(zhǔn)諧振式開關(guān)電源（工作頻率為幾百kHz到幾MHz）吞鸭，可在待機(jī)時(shí)切換至低頻的脈寬調(diào)制控制模式PWM（幾十kHz）寺董。

IRIS40xx芯片就是通過QR與PWM切換來提高待機(jī)效率的。當(dāng)電源處于輕載和待機(jī)時(shí)候刻剥，輔助繞組電壓較小遮咖，Q1關(guān)斷，諧振信號不能傳輸至FB端造虏，F(xiàn)B電壓小于芯片內(nèi)部的一個(gè)門限電壓御吞，不能觸發(fā)準(zhǔn)諧振模式，電路則工作在更低頻的脈寬調(diào)制控制模式漓藕。

　　2.PWM→PFM

　　對于額定功率時(shí)工作在PWM模式的開關(guān)電源陶珠，也可以通過切換至PFM模式提高待機(jī)效率挟裂，即固定開通時(shí)間，調(diào)節(jié)關(guān)斷時(shí)間背率，負(fù)載越低话瞧，關(guān)斷時(shí)間越長，工作頻率也越低蛇筷。圖5是采用NS公司的LM2618控制的Buck轉(zhuǎn)換器電路和分別采用PWM和PFM控制 方法 的效率比較曲線鹅媒。由圖可見，在輕載時(shí)采用PFM模式的電源效率明顯大于采用PWM模式時(shí)的效率慧菜，且負(fù)載越低矛郁，PFM效率優(yōu)勢越明顯。將待機(jī)信號加在其PW/引腳上祖匕，在額定負(fù)載條件下蒜座，該引腳為高電平，電路工作在PWM模式汪怒，當(dāng)負(fù)載低于某個(gè)閾值時(shí)叽渡，該引腳被拉為低電平，電路工作在PFM模式杭厘。實(shí)現(xiàn)PWM和PFM的切換酣殊，也就提高了輕載和待機(jī)狀態(tài)時(shí)的電源效率。

　　通過降低時(shí)鐘頻率和切換工作模式實(shí)現(xiàn)降低待機(jī)工作頻率隶丁，提高待機(jī)效率锡移，可保持控制器一直在運(yùn)作，在整個(gè)負(fù)載范圍中漆际，輸出都能被妥善的調(diào)節(jié)淆珊。即使負(fù)載從零激增至滿負(fù)載的情況下，能夠快速反應(yīng)奸汇，反之亦然施符。輸出電壓降和過沖值都保持在允許范圍內(nèi)。

　±拚摇（四）可控脈沖模式（BurstMode）

　　可控脈沖模式操刀，也可稱為跳周期控制模式（SkipCycleMode）是指當(dāng)處于輕載或待機(jī)條件時(shí)，由周期比PWM控制器時(shí)鐘周期大的信號控制電路某一環(huán)節(jié)婴洼，使得PWM的輸出脈沖周期性的有效或失效，如圖6所示撼嗓。這樣即可實(shí)現(xiàn)恒定頻率下通過減小開關(guān)次數(shù)柬采，增大占空比來提高輕載和待機(jī)的效率。該信號可以加在反饋通道且警，PWM信號輸出通道粉捻，PWM芯片的使能引腳（如LM2618缅含，L6565）或者是芯片內(nèi)部模塊（如NCP1200，F(xiàn)SD200杖荤，L6565和TinySwitch系列芯片）脓擅。

　　NCP1200的內(nèi)部跳周期模塊結(jié)構(gòu)，當(dāng)反饋檢測腳FB的電壓低于1.2V（該值可編程）時(shí)窥吮，跳周期比較器控制Q觸發(fā)器嚣僚，使輸出關(guān)閉若干時(shí)鐘周期，也即跳過若干個(gè)周期哗搏，負(fù)載越輕甫沉，跳過的周期也越多。為免音頻噪音酒危，只有在峰值電流降至某個(gè)設(shè)定值時(shí)似靖，跳周期模式才有效。

　　而FSD200則是通過控制內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)可控脈沖模式败旋，即將腳的反饋電壓與0.6V/0.5V遲滯比較器比較录切，由比較結(jié)果控制門極驅(qū)動(dòng)輸出。我們可根據(jù)此原理用分立元件實(shí)現(xiàn)普通芯片的BurstMode功能仁连±督牵控制反饋通道是實(shí)現(xiàn)一般PWM控制器的可控脈沖模式的方法之一。

　　另外對于有使能腳的PWM控制器怖糊，如L6565等帅容，用可控脈沖信號控制使能腳使控制芯片有效或失效，也可以實(shí)現(xiàn)BurstMode伍伤，上述BurstSignal可由圖1中所示的遲滯比較器產(chǎn)生并徘。

　　四、存在的問題

　　以上介紹的降頻和BurstMode方法在提高待機(jī)效率的同時(shí)扰魂，也帶來一些問題麦乞，首先是頻率降低導(dǎo)致輸出電壓紋波的增加，其次如果頻率降至20kHz以內(nèi)劝评，可能有音頻噪音姐直。而在BurstMode的OFF時(shí)期內(nèi)，如果負(fù)載激增蒋畜，輸出電壓會(huì)大大降低声畏，如果輸出電容不夠大，電壓甚至可能降低至零姻成。如果增大輸出電容淤点，以減小輸出電壓紋波，則會(huì)導(dǎo)致成本增加能盈，并會(huì)影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能揉远。因此必須綜合考慮斟迁。

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