針對(duì)電視應(yīng)用的ECO待機(jī)和關(guān)閉模式

　　簡(jiǎn)介

　　如今，隨著能源需求的持續(xù)走高，各國(guó)政府和節(jié)電機(jī)構(gòu)越來越關(guān)注電源轉(zhuǎn)換能效和待機(jī)能耗。由于許多設(shè)備始終處于通電但又不執(zhí)行特定功能的狀態(tài)，因此在全球范圍內(nèi)推出了多種自愿性和強(qiáng)制性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。這些新標(biāo)準(zhǔn)著眼于降低空載待機(jī)能耗，最低要求限制在0.3W。由于這種空載模式的能耗負(fù)擔(dān)與日俱增，主要的電視制造商正尋求進(jìn)一步改善性能，將待機(jī)能耗限制在0.1W以下。盡管這并非強(qiáng)制性能要求，但它將有助于推動(dòng)ECO待機(jī)模式的普及。

　　除了選擇ECO待機(jī)模式外，還可以采用完全關(guān)閉模式，這種模式著眼于將能耗降低至25mW以下，甚至達(dá)到0W。如果最傳統(tǒng)的方案是使用總電源開關(guān)，稍后我們將看到在成本和安全性指標(biāo)上更優(yōu)的另一種方案。

　　最終，電視制造商們會(huì)意識(shí)綠色產(chǎn)品能夠帶來更多的市場(chǎng)收益，在關(guān)注能源成本上升、具有環(huán)保意識(shí)的消費(fèi)者面前，突顯他們產(chǎn)品的與眾不同。

　　概覽

　　ECO待機(jī)電源轉(zhuǎn)換器可提供極低能耗，也支持完全待機(jī)功能，可通過遙控、紅外線(IR)功能和外設(shè)控制打開電視(歐盟SCART規(guī)范)。轉(zhuǎn)換器在待機(jī)模式下消耗的電流應(yīng)當(dāng)?shù)陀?mA(或能耗低于40mW)，從而確保電視的總能耗低于90mW。這可能要求采用專用待機(jī)微處理器(µP)，后者已成為用于ECO待機(jī)模式的一種更先進(jìn)的技術(shù)。

　　傳統(tǒng)固定頻率開關(guān)穩(wěn)壓器在提供最大輸出功率方面的性能極佳，但由于采用使用壓縮電流來減輕可能的噪聲問題的跳周期模式，它們并不提供最佳的極低輸出功率性能。我們過去喜歡采用磁滯模式開關(guān)穩(wěn)壓器，通過輕載和限制開關(guān)損耗來減少開關(guān)周期的數(shù)量。

　　即使總電源開關(guān)配合陰極射線管(CRT)電視在歐洲和亞洲被廣泛使用，單平板電視并不需要部件遵從安全/標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(電壓不高于4kV)。雖然并非強(qiáng)制性要求，但我們看到越來越多的平板電視開始配備總電源開關(guān)來支持“綠色關(guān)機(jī)模式”。雖然這種方案看上去最簡(jiǎn)單，但為了避免滋生安全問題及著火風(fēng)險(xiǎn)(可能需要氧化釩(VO)機(jī)殼塑料材料)，高峰值浪涌電流及開關(guān)周圍所需的隔離(開關(guān)和線纜與電視機(jī)殼金屬部件之間的主隔離)則使得機(jī)械設(shè)計(jì)既復(fù)雜又昂貴。開關(guān)在機(jī)殼中的位置也很重要，由于線纜位置可能導(dǎo)致EMI濾波器成為“旁路”元件，因此可能會(huì)增加電磁干擾(EMI)問題。

　　由于ECO待機(jī)方案在空載條件下的性能極佳，我們能夠提供主電源端能耗低于25mW的關(guān)閉模式。該關(guān)閉模式由連接在次級(jí)端的小型低壓/低成本開關(guān)來控制，不會(huì)增加任何隔離和EMI問題。這方案符合最嚴(yán)格的安全要求，不允許電視開關(guān)導(dǎo)通(否則開關(guān)關(guān)閉)，并且在任何安全測(cè)試中的能耗都不高于15W。

　　圖1 待機(jī)開關(guān)電源初級(jí)端電路圖

　　為了能夠在待機(jī)和關(guān)閉模式下保持如此低的能耗，我們使用繼電器來斷開在這些模式下未被使用的元件的連接。繼電器直接采用5V待機(jī)電源供電，并由電視機(jī)微處理器控制，在待機(jī)模式下可以避免約100mW的寄生能耗(PFC外圍元件和主電源濾波器X2個(gè)電容放電阻抗)。

　　待機(jī)開關(guān)電源應(yīng)當(dāng)采用直接連接至主電源輸入(在繼電器前面)的專用二極管供電。由于待機(jī)模式下的功率受到限制，單相整流就足夠了，由PFC輸出“轉(zhuǎn)移而來的電能(take over)” 利用400V電壓為待機(jī)開關(guān)電源供電，該400V電壓源自工作模式下PFC，能夠在5V待機(jī)輸出端提供高達(dá)7.5W的功率(1.5A電流)。

　　圖2 提供400V PFC輸出電壓和最大輸出電流時(shí)的導(dǎo)通(ON)模式

　　待機(jī)開關(guān)電源初級(jí)端

　　由于嵌入了啟動(dòng)穩(wěn)壓器，待機(jī)開關(guān)穩(wěn)壓器IC100能夠在主電源電壓范圍內(nèi)短時(shí)間啟動(dòng)(90Vac電壓時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間短于20ms)。此IC采用磁滯模式工作，內(nèi)部限制最大恒定初級(jí)電流，提供穩(wěn)壓功能，并以可變周期調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的能量。為了在待機(jī)模式下提極低輸出能耗，該控制器采用極低頻率工作，使每個(gè)周期保持同樣的最大電流，大幅減小開關(guān)損耗，從而為低能耗/ECO模式提供高能效(在90Vac電壓下，空載時(shí)的71Hz跳周期模式頻率上升至322Hz，從而提供8mA/40mW的輸出)。

　　待機(jī)開關(guān)電源次級(jí)端

　　該電源設(shè)計(jì)提供單5V待機(jī)電源，在導(dǎo)通模式下具有最高1.5A電流。TLV431(即分流穩(wěn)壓器IC101)用于穩(wěn)壓，降低ECO模式的電流消耗(因?yàn)闃O化需要更低的電流)，并為5V電源提供更大的電壓裕量。

　　功能型關(guān)閉開關(guān)

　　該開關(guān)可以比總電源開關(guān)小很多，僅要求10V電壓和2A的直流電流。開關(guān)被連接在次級(jí)端，不需要與電視機(jī)殼的金屬部件有任何隔離，且在電壓低于10V時(shí)不存在任何著火風(fēng)險(xiǎn)。