极低待机功耗适配器的设计技巧及应用方案

文章摘要：5) 改善电磁干扰在适配器设计中，交流线路滤波、二极管缓冲器、直流输出滤波器、驱动器钳位、钳位环路和电源开关环路等可能会出现电磁干扰(EMI)，故改善EMI同样是设计工程师面临的重要任务。相应地可以采取一些设计技巧或方法，如所有带射频电流的开关环路的面积均应较小，以两个扼流圈来分隔输入交流滤波器从而减小寄生电容耦合影响，以及关闭通过变压器注入射频电流的电路环路等。就二极管缓冲器而言，缓冲器电阻应当接近振铃电路的特征阻抗，且缓冲器的RC(电阻电容)时间常数应当相对于开关周期较小，但与电压上升时间相比应当较长。还可从电路板布线方面着手，，进一步改善EMI。典型65 W笔记本适配器演示板能效测试结果

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5) 改善电磁干扰

在适配器设计中，交流线路滤波、二极管缓冲器、直流输出滤波器、驱动器钳位、钳位环路和电源开关环路等可能会出现电磁干扰(EMI)，故改善EMI同样是设计工程师面临的重要任务。相应地可以采取一些设计技巧或方法，如所有带射频电流的开关环路的面积均应较小，以两个扼流圈来分隔输入交流滤波器从而减小寄生电容耦合影响，以及关闭通过变压器注入射频电流的电路环路等。就二极管缓冲器而言，缓冲器电阻应当接近振铃电路的特征阻抗，且缓冲器的RC(电阻电容)时间常数应当相对于开关周期较小，但与电压上升时间相比应当较长。还可从电路板布线方面着手，，进一步改善EMI。

典型65 W笔记本适配器演示板能效测试结果

安森美半导体基于NCP1237控制器构建了一款典型65 W笔记本适配器(输出电压为19 V)的演示板，并针对EPS 2.0版规范优化。相关能效测试结果见表2。

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表2：基于NCP1237的65 W笔记本适配器工作能效及待机能耗测试结果。

需要指出的是，这能效测试结果是在长度为1.05米、铜截面积为0.75平方毫米的直流线缆上所测得的，更接近于真实世界中的能效测试结果。这演示板在115 Vac时的平均能效高达87.32，230 Vac时平均能效也达87.21%，均符合EPA 2.0工作模式的能效要求。从表2右侧可以看出，这演示板在极轻载时也具有很高能效，且在空载(待机)模式下的能耗远优EPA 2.0不高于0.5 W的规范要求。

总结

“能源之星”2.0版外部电源规范对笔记本、LCD显示器、打印机和机顶盒等应用的工作能效和待机能耗提出了更高的要求。安森美半导体新的NCP1237/38/87/88系列控制器带轻载时频率反走和跳周期等重要功能，设计工程师能够采用以基于这系列控制器的经典反激转换器来满足“能源之星”能效规范要求。基于NCP1237的65 W适配器演示板能效测试结果显示，平均能效高于87%，并有可能提供低于300 mW的空载(待机)能耗，且在整个电源设计中尽力减少功率浪费的条件下，能够实现低于100 mW的空载能耗，满足并超越“能源之星”的要求。

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而就待机模式而言，一个重要的损耗来源于启动电路的静态损耗，即启动电阻持续地从大电容消耗电流，造成功率损耗。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控制器、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。

NCP1237/38/87/88控制器的关键特性

NCP1237、NCP1238、NCP1287和NCP1288是安森美半导体推出的新一代固定频率脉宽调制(PWM)控制器，用于需要高性价比、可靠性、设计灵活性和低待机能耗的应用，如笔记本、LCD显示器、游戏机和打印机的交流-直流(AC-DC)适配器，以及DVD和机顶盒(STB)等消费电子应用。

这系列器件包含一系列关键特性，帮助提升适配器的能效及降低待机能耗。例如，一般控制器需要启动电阻来从整流交流线路电压启动控制器，而在正常工作期间，这启动电阻还持续消耗功率。相比较而言，NCP1237/38/87/88系列控制器内置启动场效应管(FET)，这FET用作高压电流源。输入交流电压施加在适配器上时，这个电流源为控制器的VCC电容供电。这种高压启动电路在正常工作条件下关闭(这时由反激辅助绕组提供偏置电压以省电)，消耗的功率极低；同时，控制器无需启动电阻(参见图1)，帮助降低待机能耗，减少元件数量及节省电路板空间。

图1：带启动电阻与不带启动电阻(内置电压启动电流源)对比。

这系列控制器还采用轻载时频率反走技术和跳周期模式，降低轻载时的开关频率，从而提升能效；同时，开关频率在25 kHz时钳位，从而消除可听噪声。此外，这系列器件提供多种保护特性，如双启动电流电平、输入欠压及主电源过压保护、过载保护、双过渡保护阈值、软启动和闩锁保护等。这系列器件还提供可选的动态自供电(DSS)功能，从而无需辅助绕组； 并内置斜坡补偿，不需要外部设定。以NCP1238为例，这器件的典型应用电路图如图2所示。

图2：NCP1238典型应用电路图。

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