中心議題：

• 電流消耗產生的原因
• 超低功耗的開關電源的設計要點

解決方案：

• 增大電容容量並減小扼流圈
• 隔離不需要的信號通路

現在，許多消費類產品OEM製造商所生產的電子設備都具有超低待機功耗，但真正的目標還是要盡可能地接近零功耗。PowerIntegrations新推出的兩款高壓MOSFET可以幫助設計師將電路中的耗能元件隔離開，從而達到優化設計和實現零空載功耗的目的。
　　
消除待機功率
　　
cileidianliangdejieshenghuiduizhenggeguojiadefadianzhanpeibeiyaoqiuchanshengzhijieyingxiang，bingqie，tayichengweigejianguanjigousuobanbudenengxiaofaguizhongdeguanjianneirong。yidianshijijieshouqiweili，baokuonengyuanzhixingheoumengshengtaibiaoqian(EUEco-Label)在內的眾多能效計劃現在都將最大待機功耗規定為1瓦。作為其節能計劃的組成部分，歐盟委員會已針對用能產品(EuP)的待機和關斷模式損耗頒布了用能產品指令Lot6。Lot6於2009年初生效，其要求比以往更為嚴格。自2010年起

，新產品的待機功耗必須低於1瓦。到2011年，具體數值將進一步減小，輸出功率≤51W的適配器將降至300mW
，輸出功率>51W的適配器將降至500mW。
　　
設計超低功耗的開關電源
　　
如今的開關電源控製器IC已(yi)達(da)到(dao)相(xiang)當(dang)先(xian)進(jin)的(de)水(shui)平(ping)，設(she)計(ji)周(zhou)密(mi)，足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)待(dai)機(ji)功(gong)耗(hao)標(biao)準(zhun)。電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)師(shi)隻(zhi)需(xu)遵(zun)循(xun)應(ying)用(yong)指(zhi)南(nan)即(ji)可(ke)獲(huo)得(de)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)設(she)計(ji)。但(dan)要(yao)想(xiang)使(shi)待(dai)機(ji)功(gong)耗(hao)達(da)到(dao)標(biao)準(zhun)的(de)十(shi)分(fen)之(zhi)一(yi)或(huo)更(geng)低(di)，則(ze)需(xu)要(yao)更(geng)加(jia)關(guan)注(zhu)細(xi)節(jie)。必(bi)須(xu)對(dui)每(mei)個(ge)電(dian)源(yuan)元(yuan)件(jian)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)，使(shi)每(mei)次(ci)調(tiao)整(zheng)都(dou)能(neng)節(jie)省(sheng)一(yi)定(ding)的(de)功(gong)耗(hao)。圖(tu)1所示為典型反激式開關電源設計中需要優化的區域。


圖1：用PowerIntegrations的TOPSwitch-HX優化過的開關電源。
　　
這款20W電源(DER-188)能夠在0.3W輸入功率下提供0.2W的待機輸出功率
，在230VAC下的空載功耗極低，小於100mW。但是
，如果要進一步降低待機功率
，使其盡可能接近零

，該怎麼辦呢?
　　
首先會想到的元件是輸入濾波器。該元件始終與市電電源直接相連，因此這裏的任何電流消耗都必須消除。電阻R1和R2也比較突出

，因為它們直接跨接在輸入兩端，且與X電容C1並(bing)聯(lian)。如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)已(yi)斷(duan)電(dian)，斷(duan)開(kai)瞬(shun)間(jian)的(de)市(shi)電(dian)電(dian)壓(ya)會(hui)保(bao)留(liu)為(wei)電(dian)容(rong)中(zhong)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)荷(he)，因(yin)此(ci)存(cun)在(zai)於(yu)電(dian)源(yuan)插(cha)頭(tou)引(yin)腳(jiao)。由(you)於(yu)存(cun)在(zai)潛(qian)在(zai)的(de)電(dian)擊(ji)風(feng)險(xian)
，安(an)規(gui)機(ji)構(gou)規(gui)定(ding)電(dian)容(rong)值(zhi)高(gao)於(yu)100nF的電容的自動放電時間常數必須小於1秒。電阻R1和R2的作用就是對電容C1進行放電。這兩個電阻通常以串聯方式連接，以便達到安規機構的單點故障測試要求。
　　
conggonglvyusuandejiaodulaikan，zhexiedianzudecunzaishijibushiyide，yinweiwulundianyuanshifougongzuo
，tamendouhuichixuxiaohaogonglv。zaisuoshideyingyongzhong
，shurulvboqishiyong100nF的電容C1設計而成，因此不需要使用這些電阻。但增大電容容量有很大的益處：可以相應減小扼流圈L1，從而節省尺寸、重量和成本。但對於1μF的電容來說

，R1和R2的總值將必須達到1M?的最大值。在230VAC輸入下，電阻將連續消耗53mW的功率。
　　
消除電流消耗
　　
要想實現待機電流接近零的目標
，就必須找到能消除R1和R2連續電流消耗的解決方案。PowerIntegrations新推出的CAPZeroIC可以輕鬆實現這一點。圖2所示為CAPZero在典型應用中的使用情況。


　圖2：CAPZero的典型應用。
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每款CAPZero器件均采用集成AC損耗檢測器和背靠背MOSFET的SO-8封裝。當存在AC輸入電壓時，CAPZero保持關閉狀態
，阻擋電流進入放電通路，消除功率損耗。AC電壓消失後，CAPZero開啟，接通電阻，允許輸入濾波電容放電。CAPZero通過AC線路自行供電，在230VAC輸入時功耗低於5mW。
　　
CAPZero有兩種電壓等級(825V和1kV)和八個電流額定值(從0.25mA到2.5mA)。在直接跨接市電電源的情況下，CAPZero的高壓浪湧抵抗能力顯得至關重要。在大部分消費類產品應用中，825VCAPZero器件可以與金屬氧化物壓敏電阻(MOV)一起使用。對於浪湧要求高達3kV的應用，可以將1kVCAPZero器件與MOV配合使用。
　　
圖3描述了CAPZero器件在極端條件下的工作情況。在該測試中，AC輸入連接鬆散，以便在觸點產生電弧。測試表明，CAPZero器件不會因電弧的發生而保持“鎖存關斷”，而且
，它可以準確檢測AC功率損耗並在AC斷電後對X電容進行安全放電。


　圖3：CAPZero265VAC/50Hz，空載;VIN100V/div。

CAPZero可以有效隔離電阻R1和R2
，使設計師能夠自由優化C1
、L1和其他輸入濾波元件的值。在增大X電容值同時不增加功耗的情況下，可以進一步減小共模/差模扼流圈的值，甚至省去此類元件。這樣不僅能節省空間和成本
，而且還可以提高電源效率。
　　
在(zai)消(xiao)除(chu)市(shi)電(dian)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)流(liu)消(xiao)耗(hao)之(zhi)後(hou)

，接(jie)下(xia)來(lai)需(xu)要(yao)消(xiao)除(chu)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)那(na)些(xie)即(ji)使(shi)在(zai)待(dai)機(ji)狀(zhuang)態(tai)下(xia)也(ye)會(hui)連(lian)續(xu)消(xiao)耗(hao)功(gong)率(lv)的(de)其(qi)他(ta)元(yuan)件(jian)的(de)電(dian)流(liu)消(xiao)耗(hao)。在(zai)較(jiao)高(gao)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)中(zhong)，在(zai)高(gao)壓(ya)母(mu)線(xian)與(yu)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)(PFC)和DC/DC轉換器的電源控製器之間可能存在多條信號通路。例如包括PFC係統中連接升壓控製器的前饋或反饋信號通路
，以及雙開關正向/LLC/半橋和全橋轉換器中的前饋信號通路。PI的第二款新產品是SENZero，它可以在不需要這些信號通路時將它們隔離，從而消除不必要的功率損耗。SENZero的典型應用如圖4所示。


圖4：SENZero的典型應用。
　　
在該應用中
，內部柵極驅動和保護電路在檢測到VCC引腳電壓後，向內部的650VMOSFET提供柵極驅動信號。這種簡單配置將係統VCC母線用作SENZero的輸入端，可輕鬆集成到現有係統中。VCC母線在電源進入待機模式後關斷，從而關斷SENZero器件的MOSFET
，使每個通路中的功耗大幅降低到500μW以下。
　　
通過使用像CAPZero和SENZero這(zhe)樣(yang)的(de)創(chuang)新(xin)器(qi)件(jian)，電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)師(shi)即(ji)可(ke)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)空(kong)載(zai)和(he)待(dai)機(ji)模(mo)式(shi)下(xia)的(de)功(gong)耗(hao)水(shui)平(ping)。如(ru)果(guo)主(zhu)流(liu)電(dian)源(yuan)采(cai)用(yong)這(zhe)些(xie)待(dai)機(ji)功(gong)耗(hao)接(jie)近(jin)於(yu)零(ling)的(de)設(she)計(ji)，那(na)麼(me)它(ta)們(men)在(zai)生(sheng)產(chan)起(qi)來(lai)也(ye)會(hui)變(bian)得(de)經(jing)濟(ji)可(ke)行(xing)。對(dui)於(yu)歐(ou)盟(meng)委(wei)員(yuan)會(hui)來(lai)說(shuo)，實(shi)現(xian)在(zai)2020年之前將歐盟待機耗電量幾乎降低75%的目標是一件非常容易的事情。