实现具有更高击穿电压和更低待机电流的离线辅助PSU

现在，提高能效的需求正在影响自动化的所有领域。这包括家庭中的白色家电，这些家电是在家庭自动化与今天的意义完全不同的时候构思的。几十年前，当我们开始依赖这些设备时，能源的财务和环境成本就没有为消费者带来的便利那么重要，但是这种不平衡最近已经改变，现在正在解决。

尽管尽了最大的努力，许多家用白色家电由于其功能始终会需要大量能源，其中包括热水或空气(水壶，烤箱，淋浴，洗衣机)，冷却空气或其他流体(冰箱)，对流的组合(适用于烤面包机和烤箱)或通用运动(用于洗衣机/干衣机和吸尘器中的电动机)。在消费环境中，这些设备需要大约kWs的能量，对房主而言是最大的用电成本。

除此之外，越来越多的消费类设备正在提供越来越复杂的控制功能或用户界面。这些本质上是低功耗应用，例如传感器，显示器和触敏面板。使用旨在提供高水平电流的相同电源为这些辅助功能部件提供电源本质上效率低下，尤其是当这些功能是在不使用主要的耗电功能部件时需要使用的功能时。这引起了对辅助离线电源的需求，该辅助离线电源可以从交流电源提供相对较低的水平，低于40W(通常)的直流电源。

此处的主要目的是提供在待机期间也尽可能高效的电源。为了实现这一目标，需要以尽可能节省成本，节省空间和节省能源的方式来实现电源。

产品设计工程师还需要考虑白色家电的安全要求。在电源方面，这通常要求一种隔离的解决方案，但是在某些情况下，可以通过物理设计来提供相关规范要求的电气隔离级别。因此，针对低功耗辅助离线电源应用空间的隔离和非隔离低功耗SMPS解决方案的需求不断增长。

完全集成的解决方案

更高集成度和更强大的半导体制造工艺的总体趋势使设备制造商能够开发单芯片解决方案以进行离线功率转换。通过将开关MOSFET和控制电路集成到单个器件中，现在可以更容易地设计具有更高功率密度水平的开关模式电源，以提供可部署在白色家电的多个区域中的辅助电源，并针对这种情况进行了优化。诸如上述辅助功能所需的电量。

辅助电源所需的功率将根据应用和功能的不同而变化，从不到1W到高达70W。安森美半导体在为该应用领域开发解决方案方面拥有悠久的历史，拥有种类繁多且不断增长的设备组合。

随着对超低功率辅助电源的需求不断增加，安森美半导体最近推出了NCP1067x系列高压开关，该系列是为可非隔离(图1)或隔离(图1)的低功率离线开关模式电源开发的。图2)经设计。它采用SOIC7封装提供了完全集成的控制器和功率MOSFET，使其非常小巧。

图1：典型的非隔离应用(降压转换器)

图2：典型的隔离应用(反激式转换器)

NCP1067x在固定频率模式下运行时，当负载下降时，它会自动进入待机模式，以降低功耗，它使用跳过周期操作。尽管该设备具有自供电设计，这意味着它不需要变压器上的辅助绕组，但如果有辅助绕组可用，则可用于启用自动恢复过压保护功能。还可以通过基于时间的检测来实现输出短路保护的自动恢复。

由于安森美半导体的超高压技术，NCP1067x具有集成的700V功率MOSFET，其R DS(on)低至12Ω。在连接到230V AC的开放式配置中，开发人员可以实现能够提供15.5W功率的电源。为了改善EMI，NCP1067x通过在标称开关频率上引入±6%的变化来利用频率抖动。设备内部产生用于施加抖动的扫描锯齿波形。在非隔离式设计中，使用了一个反馈引脚，该引脚将一小部分输出电压施加到集成的跨导放大器。

对更高击穿电压的需求不断上升

辅助电源设计的另一个关键趋势是要求功率MOSFET或BV DS两端具有更高的击穿电压。通常，这与晶体管的物理尺寸有关，这意味着较大的击穿电压需要较大的晶体管。在许多情况下，这将导致解决方案对于大多数目标应用程序而言既太大又太昂贵。

对于大多数集成了MOSFET的SMPS开关，使用的技术是平面的。为了满足市场对尺寸和成本的限制，这导致设备的BV DS为700V。但是，较高的BV DS可以为电源浪涌和电压尖峰提供更好的保护，从而使最终产品更坚固。因此，为切换台提供更高的BV DS仍具有不断增长的势头，而更高的BV DS仍可提供低成本的小型BoM解决方案。

为了应对这一点，安森美半导体开发了一个交换模块，集成的SMPS控制器与功率MOSFET使用其的SuperFET内置® 2超级结技术，创造，提供了一个BV模块DS 800V的，但仍然可以在一个塑料制成双列直插式包装。这个革命性的产品系列是第一个为制造商提供可行的解决方案，以提高产品性能，同时仍然满足市场的商业需求的产品。

FSL5x8电流模式开关系列采用PDIP-7封装，包括PWM控制器和SUPERFET 2功率MOSFET。通常，要达到800V的击穿电压，将需要使用控制器和单独的分立MOSFET，但是由于采用了安森美半导体的SUPERFET 2技术，该公司已能够将这两种器件集成到一个小封装中。

这使设计人员能够使用一个可用于隔离式(图3)和非隔离式(图4)反激式设计的器件来满足40W左右的低功率离线辅助电源设计的高端要求。

图3：隔离的光耦合器反馈(启用线路检测)

图4：非隔离直接反馈(禁用线路检测)

NCP1067x和FSL5x8产品均增加了跨导放大器作为比较器，使设计人员更容易开发非隔离的反激式电源，从而优化了可用的电路板空间并最小化了BoM。

由于绝大多数低功耗离线PSU以反激模式运行，安森美半导体电源解决方案产品组合中的这两个新增功能通过更高的集成度带来更高的性能和可靠性，带来更高的性能和可靠性，从而带来更高的功率密度和更低的BoM费用。

尽管所有非隔离式PSU的设计都限制了它们可以提供的功率，但此处概述的发展表明，可以针对低功耗离线PSU应用领域的低端和高端设计一种开关。辅助电源模块。而且，由于非隔离式反激式转换器通常比隔离式变体更高效，因此也将实现运营成本。

使用辅助离线PSU的主要目的是减少最终产品使用的待机电流。通过选择针对应用进行优化的高度集成的设备，开发人员现在可以以较小的电路板空间和最小的BoM成本实现这一目标。