选择满足行业在效率和待机功率标准要求的电源芯片

世界各地的能源机构都在关注不断增长的电力消耗和可用能源的数量。世界电网最大的需求之一来自外部电源（EPS）；其中包括笔记本电脑适配器以及手机和平板电脑 USB 充电器/适配器。便携式电子产品用户每天可能使用两到三个 EPS。

为了帮助节约能源和减少浪费，这些机构制定了倡议和立法，以迫使电源设计人员开发具有更高效率和更低待机功耗的离线电源。EPS 最流行的标准是欧洲行为准则 (CoC) EPS V5 Tier 2 能效标准和美国能源部 (DoE) EPS VI 级能效标准。CoC标准是自愿的；然而，欧盟 (EU) 的大多数电源制造商都在确保他们的设计无论如何都满足其要求。美国能源部效率标准是强制性的。

这两个标准都将其要求分为功率和电压范围。在这篇文章中，我将重点关注低电压 (<6V) 和低功率 (<250W) 效率和待机功率要求。

表 1 和表 2 列出了低电压/低功率 EPS 的 CoC 和 DoE 待机功率要求。可以看到，欧盟的自愿性规范比 DoE 的强制性规范要严格一些。设计人员通常使用反激式转换器作为此功率范围内的离线电源转换器。具有较高集成电路 (IC) 待机电流的更传统的固定频率脉宽调制 (PWM) 控制器将难以满足任一规范。单独启动这些较旧的 PWM 控制器时，涓流充电自举电阻器引起的功耗可能会导致设计无法满足待机功耗要求。

表 1：CoC Tier 2 EPS 低电压、备用电源要求

表 2：DoE VI 级 EPS 低电压、备用电源要求

为了满足这些需求，德州仪器 (Texas Instruments) 等 PWM 制造商开发了具有较低待机电流的 IC，从而可以使用更高阻抗的涓流充电电阻器来降低待机功耗 (UCC28704)。UCC28704 离线反激控制器是一款高度集成的 6 引脚一次侧稳压脉宽调制 (PWM) 控制器，旨在设计符合全球效率标准的高效 AC 转 DC 电源。此控制器启动时的电流消耗超低，可使设计获得低于 30mW 的无负载输入功率，并且节省待机模式能耗。凭借智能一次侧感应和控制功能，无需使用光电耦合器或二次侧反馈电路即可将输出电压和电流控制在 5% 的变化范围内。他们还开发了 PWM 控制器 (UCC28730) 内部的绿色启动电路，该电路仅在初始上电时消耗功率，同时也降低了待机功率。

此外，初级侧稳压控制器（例如 UCC28704 和 UCC28730）通过初级与次级变压器匝数比调节输出，并且不需要光隔离器反馈，从而进一步降低了待机功耗。

过去，设计人员会专注于最大负载效率，而不会花太多时间评估整体效率。这主要是因为功耗和功率密度要求。为了帮助提高 EPS 整体效率，CoC 规定了四点效率和 10% 负载效率（表 3）。平均效率基于电源在 25、50、75 和 100% 负载下的平均效率。正如我之前提到的，DoE 平均效率标准（表 4）没有 CoC 标准那么严格，并且不包括 10% 的负载效率要求。DoE 标准确实计算了与 DoE 相同的负载点处的平均效率。请注意在表 1 到表 4 中，变量 P no代表电源铭牌输出功率。传统的固定频率反激式转换器难以满足这些效率标准，主要是由于开关损耗。

表 3：CoC Tier 2 EPS 低压平均和 10% 效率规范

表 4：DoE EPS 低压平均效率规格

为了帮助满足 1W-25W 范围内的效率要求，反激式控制器采用 FM/AM/FM 调制方案设计。这些控制器调制转换器的开关频率 (FM) 和初级峰值电流 (AM)，以控制离线转换器的占空比周期，降低功率转换器的平均开关和传导损耗。为了进一步提高效率，这些控制器使用谷底开关来降低开关损耗。

在 25W-250W 范围内，设计人员通常使用准谐振反激式控制器。这些控制器本质上是软开关，具有降低的开关损耗。其中一些控制器将具有突发模式操作和电源管理功能，以提高整体效率并降低待机功耗。电源管理的一个示例是在轻载时关闭功率因数校正 (PFC) 预调节器，这是一些反激式控制器所具有的功能。75W以下不需要PFC，将其关闭会提高75W以下的系统效率，降低待机功耗。

随着世界消耗越来越多的电力，符合 EPS V5 Tier 2 和美国 (DoE) EPS Level VI 效率标准变得势在必行。具有较低待机电流的 PWM 控制器有助于降低待机功耗。

确保我们符合标准并了解有关 TI PWM 控制器的更多信息。