基于NCP1246和NCP4354低待機(jī)能耗電源適配器方案

交流-直流（AC-DC）電源適配器的應(yīng)用非常廣泛，如用于筆記本電腦、液晶顯示器及打印機(jī)等。這些電源適配器長(zhǎng)時(shí)間處于空載待機(jī)模式，而且使用量巨大，由此帶來(lái)巨大的電能損耗。美國(guó)“能源之星”標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這類外部電源（EPS）的空載能耗有明確要求，即功率50 W以下的AC-DC EPS空載能耗不超過(guò)0.3 W；功率介于50 W至250 W的AC-DC EPS空載能耗則要不超過(guò)0.5 W。目前，市場(chǎng)上較佳性能的AC-DC適配器最佳空載能耗性能是30 mW左右。而最新適配要求是空載能耗低于30 mW，這就要求降低輸出電壓（Vout），以減少空載寄生能耗；還要允許關(guān)閉初級(jí)端控制器，以進(jìn)一步降低能耗。這樣一來(lái)，在空載期間，適配器輸出電壓可自動(dòng)降低，輸出電壓可在19 V-2.5 V之間跳變，以降低穩(wěn)壓能耗。

　　安森美半導(dǎo)體推出的NCP1246的空載能耗小于16 mW，利用NCP1246 + NCP4354實(shí)現(xiàn)的低待機(jī)能耗解決方案可輕松滿足“能源之星”要求，適用于功率65 W的電源適配器，并能實(shí)現(xiàn)20 mW以下的極低待機(jī)能耗。

　　兩個(gè)器件組成的低待機(jī)能耗方案

　　NCP1246是一個(gè)滿足上述要求的初級(jí)端控制器。NCP4354是一款次級(jí)端控制器，具有檢測(cè)空載條件，且可由光耦關(guān)閉NCP1246。它可替代 TL431，電流消耗小于100 μA。NCP4354可以對(duì)空載進(jìn)行檢測(cè)，器件中增加的空載檢測(cè)電路對(duì)“輸出電壓” （Vout） 與“空載信息”（No load info）進(jìn)行比較。在高開關(guān)頻率或高頻待機(jī)跳周期模式下兩者均等于負(fù)載；而在空載及極低頻跳周期模式下兩者不同；在小電容及恒定負(fù)載條件下，輸出電壓保持恒定，而““空載信息”走低。這樣，無(wú)需進(jìn)行功率檢測(cè)，對(duì)能效及安全無(wú)影響，而且外部元件數(shù)量很少，易于調(diào)節(jié)。

　　圖1是進(jìn)入關(guān)閉模式的過(guò)程。當(dāng)輸出電流從滿載慢慢降低時(shí)，初級(jí)控制器會(huì)從正常工作轉(zhuǎn)換成跳周期工作，輸出電壓和空載信息基本上比較接近；當(dāng)輸入極低跳周期或關(guān)閉模式時(shí)，輸出空載電壓將低于輸出電壓，從而檢測(cè)到極低負(fù)載或空載，激活關(guān)閉模式。

　　圖1：進(jìn)入關(guān)閉模式的過(guò)程

　　當(dāng)輸出電壓大于“空載信息”時(shí)，導(dǎo)通/關(guān)閉（ON/OFF）光耦關(guān)閉初級(jí)端控制器；在初級(jí)端控制器重啟前，輸出電壓允許降低至2.5 V。這樣就可以實(shí)現(xiàn)頻率低至0.01333 Hz （75 s跳周期時(shí)間） 的極低頻率跳周期模式。

　　NCP1246的特性及應(yīng)用

　　NCP1246是一款固定頻率、電流模式控制器，是為空載和輕負(fù)載條件下最大限度地降低能耗而專門優(yōu)化的。該器件可動(dòng)態(tài)自供電，內(nèi)置了有源X2電容放電；可以進(jìn)入省電休眠狀態(tài)，提供輸出電壓打嗝模式；在輕負(fù)載條件下降低頻率，并采用跳周期模式；省去了放電電阻，從而節(jié)省了電力及元件；在空載條件下顯著降低了功耗，保持整個(gè)線路/負(fù)載范圍內(nèi)的高效率。

　　此外，在嚴(yán)重故障情況下，NCP1246可閉鎖輸入，允許直接連接NTC；基于定時(shí)器的保護(hù)可自動(dòng)恢復(fù)或鎖定；具有高壓?jiǎn)?dòng)電路；在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)軟化 EMI干擾的頻率抖動(dòng)；實(shí)現(xiàn)高達(dá)30 V的Vcc 操作。NCP1246的市場(chǎng)及應(yīng)用包括：AC適配器 （筆記本電腦、液晶顯示器和打印機(jī)）、開架式PSU （DVD、STB）、離線電池充電器、消費(fèi)類電子產(chǎn)品電源等。

　　為了符合安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，AC-DC電源必須具備在撥出交流插頭后不到1秒時(shí)間內(nèi)將電磁干擾（EMI）濾波器X2輸入電容放電的能力。為了符合此要求，常使用與電容并聯(lián)的一串高阻抗電阻，但是，電阻型消耗源 （drain）消耗約25 mW輸入能耗，當(dāng)考慮到空載輸入能耗時(shí)，此25 mW能耗相對(duì)較大。安森美半導(dǎo)體的方案采用有源X2電容放電來(lái)檢測(cè)斷開交流連接狀況，并通過(guò)開關(guān)觸發(fā)電容放電。NCP1246 HV引腳包含了交流線路撥出檢測(cè)器，如果定時(shí)器定時(shí)到期，輸入即為直流，放電電路被觸發(fā)，X2電容放電，見圖2。