滿(mǎn)足能源之星的機頂盒供電系統設計方案

美國政府從2009年開(kāi)始電視廣播由模擬轉為數字信號。對于不收看付費電視的消費者則需要一個(gè)數模轉換盒才能接收到電視節目。據統計，有85～90％的美國家庭收看付費電視，但仍有約7800萬(wàn)臺電視接收的是模擬信號。

　　美國環(huán)保署評估電視機數模轉換盒每年估計要消耗30億千瓦,如果數模轉換盒滿(mǎn)足能源之星的要求，將會(huì )節約大約130億千瓦。把無(wú)線(xiàn)傳播的數字信號轉換成模擬電視機可接受的信號的設備，即所謂DTA。DTA既不包括通過(guò)衛星或電纜傳播信號的轉換器也不是類(lèi)似DVD播放機等具有數模轉化能力的電器。

　　DTA要求的能源之星的標準如表格1，要求休眠模式下的功耗最多不超過(guò)1瓦，正常工作時(shí)的最高輸入功率不能超過(guò)8W。一般系統需提供4組以上高精度的供電電壓給天線(xiàn)、主芯片、存儲器、音頻和調諧器等部分供電。為了滿(mǎn)足這個(gè)標準，必須在不同的輸出電壓的情況下保證電源的高效率。為了適應市場(chǎng)的要求，在高性能的前提下必須考慮供電系統的成本問(wèn)題。

正常工作模式

　　表1有兩個(gè)狀態(tài)的功耗要求，一個(gè)是正常工作功耗，另一個(gè)是待機功耗。下面將分別闡述怎么達到這些要求。

　　首先考慮在正常工作狀態(tài)下的要求。用戶(hù)可以根據自己系統的損耗不同而選擇不同的電源拓撲線(xiàn)路。如果系統自己功耗已經(jīng)達到6W，實(shí)現8W以下的能源之星標準就必須使效率達到75%以上，最簡(jiǎn)單的低成本線(xiàn)路要滿(mǎn)足效率達到75%以上的交直轉換的開(kāi)關(guān)電源一般是不現實(shí)的。為了提高效率，使用同步整流線(xiàn)路是一個(gè)不錯的選擇。圖1線(xiàn)路是一種簡(jiǎn)單的同步整流線(xiàn)路，使用同步整流的方式一般可以使效率達到80%。圖2線(xiàn)路是一種最簡(jiǎn)單的非同步整流線(xiàn)路。

1． 同步整流的工作原理

　　同步線(xiàn)路比非同步線(xiàn)路最大的損耗減少來(lái)源于MOSFET的導通壓降損耗替代肖特基二極管的導通損耗。在次級側控制的隔離開(kāi)關(guān)電源同步整流拓撲中，通過(guò)從變壓器次級輸出獲得有關(guān)控制信號來(lái)作為同步整流的觸發(fā)信號，在不連續導通模式(DCM)狀態(tài)下，控制次級的同步整流MOSFET的工作，而進(jìn)行同步整流操作。

圖1：次級同步整流線(xiàn)路。

圖2：普通肖特基整流線(xiàn)路。

2． 提供多組電壓的方法

　　系統要求至少4組以上的不同輸出電壓。對于一般的低電流要求，可以使用一般的線(xiàn)性降壓器件，但對于要求功率大、效率高的就必須合理搭配和選擇合適的直流轉換線(xiàn)路。例如：系統的天線(xiàn)線(xiàn)路部分需12V供電；音頻和調諧器需5V供電；存儲器需2.6V供電；主芯片需3.3V和1.8V供電，而1.8V的電流要求達到1.7A左右，這樣如果直接使用12V轉換成下列的各種電壓，對于直流轉換控制芯片在成本和效率上是一個(gè)嚴峻的考驗，所以一般取主開(kāi)關(guān)電源輸出為5V，然后通過(guò)升壓和降壓來(lái)合理分配各個(gè)輸出。

　　圖3和圖4是一種推薦的線(xiàn)路，圖3是升壓線(xiàn)路，可以把5V電壓高效率升到12V給天線(xiàn)部分供電，采用的是安森美半導體提供的NCP3063。通過(guò)控制3腳來(lái)達到“ON”或“OFF”的功能。圖4是降壓線(xiàn)路，采用的是安森美半導體提供的NCP1595A，5V的電壓轉換成1.8V或3.3V，此線(xiàn)路的效率高達95%，提供高達1.7A的電流，而且具有過(guò)壓過(guò)流保護功能。通過(guò)控制6腳可以控制線(xiàn)路的“ON”或“OFF”的功能。達到在待機的時(shí)候關(guān)閉線(xiàn)路，滿(mǎn)足能源之星的要求。

圖3：DC-DC 升壓轉換線(xiàn)路。