發布日期：2022-04-20 點擊率：82
世界各地的能源機構都在關注不斷增長的電力消耗和可用能源的數量。世界電網最大的需求之一來自外部電源（EPS）；其中包括筆記本電腦適配器以及手機和平板電腦 USB 充電器/適配器。便攜式電子產品用戶每天可能使用兩到三個 EPS。
為了幫助節約能源和減少浪費，這些機構制定了倡議和立法，以迫使電源設計人員開發具有更高效率和更低待機功耗的離線電源。EPS 最流行的標準是歐洲行為準則 (CoC) EPS V5 Tier 2 能效標準和美國能源部 (DoE) EPS VI 級能效標準。CoC標準是自愿的；然而，歐盟 (EU) 的大多數電源制造商都在確保他們的設計無論如何都滿足其要求。美國能源部效率標準是強制性的。
這兩個標準都將其要求分為功率和電壓范圍。在這篇文章中，我將重點關注低電壓 (<6V) 和低功率 (<250W) 效率和待機功率要求。
表 1 和表 2 列出了低電壓/低功率 EPS 的 CoC 和 DoE 待機功率要求。可以看到，歐盟的自愿性規范比 DoE 的強制性規范要嚴格一些。設計人員通常使用反激式轉換器作為此功率范圍內的離線電源轉換器。具有較高集成電路 (IC) 待機電流的更傳統的固定頻率脈寬調制 (PWM) 控制器將難以滿足任一規范。單獨啟動這些較舊的 PWM 控制器時，涓流充電自舉電阻器引起的功耗可能會導致設計無法滿足待機功耗要求。
表 1：CoC Tier 2 EPS 低電壓、備用電源要求
表 2：DoE VI 級 EPS 低電壓、備用電源要求
為了滿足這些需求，德州儀器 (Texas Instruments) 等 PWM 制造商開發了具有較低待機電流的 IC，從而可以使用更高阻抗的涓流充電電阻器來降低待機功耗 (UCC28704)。UCC28704 離線反激控制器是一款高度集成的 6 引腳一次側穩壓脈寬調制 (PWM) 控制器，旨在設計符合全球效率標準的高效 AC 轉 DC 電源。此控制器啟動時的電流消耗超低，可使設計獲得低于 30mW 的無負載輸入功率，并且節省待機模式能耗。憑借智能一次側感應和控制功能，無需使用光電耦合器或二次側反饋電路即可將輸出電壓和電流控制在 5% 的變化范圍內。他們還開發了 PWM 控制器 (UCC28730) 內部的綠色啟動電路，該電路僅在初始上電時消耗功率，同時也降低了待機功率。
此外，初級側穩壓控制器（例如 UCC28704 和 UCC28730）通過初級與次級變壓器匝數比調節輸出，并且不需要光隔離器反饋，從而進一步降低了待機功耗。
過去，設計人員會專注于最大負載效率，而不會花太多時間評估整體效率。這主要是因為功耗和功率密度要求。為了幫助提高 EPS 整體效率，CoC 規定了四點效率和 10% 負載效率（表 3）。平均效率基于電源在 25、50、75 和 100% 負載下的平均效率。正如我之前提到的，DoE 平均效率標準（表 4）沒有 CoC 標準那么嚴格，并且不包括 10% 的負載效率要求。DoE 標準確實計算了與 DoE 相同的負載點處的平均效率。請注意在表 1 到表 4 中，變量 P no代表電源銘牌輸出功率。傳統的固定頻率反激式轉換器難以滿足這些效率標準，主要是由于開關損耗。
表 3：CoC Tier 2 EPS 低壓平均和 10% 效率規范
表 4：DoE EPS 低壓平均效率規格
為了幫助滿足 1W-25W 范圍內的效率要求，反激式控制器采用 FM/AM/FM 調制方案設計。這些控制器調制轉換器的開關頻率 (FM) 和初級峰值電流 (AM)，以控制離線轉換器的占空比周期，降低功率轉換器的平均開關和傳導損耗。為了進一步提高效率，這些控制器使用谷底開關來降低開關損耗。
在 25W-250W 范圍內，設計人員通常使用準諧振反激式控制器。這些控制器本質上是軟開關，具有降低的開關損耗。其中一些控制器將具有突發模式操作和電源管理功能，以提高整體效率并降低待機功耗。電源管理的一個示例是在輕載時關閉功率因數校正 (PFC) 預調節器，這是一些反激式控制器所具有的功能。75W以下不需要PFC，將其關閉會提高75W以下的系統效率，降低待機功耗。
隨著世界消耗越來越多的電力，符合 EPS V5 Tier 2 和美國 (DoE) EPS Level VI 效率標準變得勢在必行。具有較低待機電流的 PWM 控制器有助于降低待機功耗。
確保我們符合標準并了解有關 TI PWM 控制器的更多信息。
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