零待機功耗技術(shù)

在2011 IIC-China上，PI公司展示了兩款零待機功耗解決方案，其中一款是基于其集成離線(xiàn)式開(kāi)關(guān)IC - LinkZero-AX的零待機功耗方案，吸引了很多整機設計工程師。我們都知道，電子產(chǎn)品在待機時(shí)一般都是主電源不工作，而輔助電源處于工作狀態(tài)，PI的LinkZero-AX采用了一種新的斷電模式，可在電源空載時(shí)有效關(guān)斷輔助電源。斷電模式可由微控制器獲取的信號觸發(fā)，它可以完全關(guān)斷開(kāi)關(guān)操作和內部開(kāi)關(guān)控制電路，從而消除這些不需要的功能所浪費的能量。在斷電模式下，LinkZero-AX并沒(méi)有終止工作，通過(guò)復位脈沖或按鍵操作即可將IC喚醒。

　　“其實(shí)這里提出的零待機功耗并非完全待機功耗為零，只是待機功耗降低到非常低的水平，一般10毫瓦的待機功耗可以測出，但到了10毫瓦以下，測量都很困難，所以可以稱(chēng)為零功耗！” Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Doug Bailey指出。實(shí)際測量表明，LinkZero-AX能將高功率消費類(lèi)產(chǎn)品及電器的待機功耗降低至4 mW，甚至接近零瓦。（按照IEC 62301第4.5條規定，低于5 mW的待機功率視為零功耗。）

　　隨著(zhù)節能環(huán)保成為共識，更低的待機功耗技術(shù)也受到消費者的重視，據了解，電器產(chǎn)品在待機時(shí)所消耗的電能，已經(jīng)成為一種嚴重的能源浪費。據中國節能產(chǎn)品認證中心調查發(fā)現，一個(gè)城市家庭中有待機功能的家用電器有將近10余種，每月平均待機功耗在15-30瓦之間，這個(gè)數字占到家庭電力消耗的10%左右。也就是說(shuō)，每個(gè)月你支付的電費里面，有一成是為待機買(mǎi)單，所以節能技術(shù)還有深挖的潛力。

　　“另一種待機現象是充電器。例如，手機充電器一般在充滿(mǎn)電后，很多用戶(hù)沒(méi)有及時(shí)斷電，導致充電器在待機狀態(tài)繼續消耗電流?！?Doug強調，“采用了我們的方案后，可以杜絕這樣的現象發(fā)生?！贬槍@種零待機需求，PI推出了LinkZero-LP 產(chǎn)品，它適合充電器和適配器。LinkZero-LP采用了新的控制技術(shù)，能使器件自動(dòng)進(jìn)入空載模式并可以從空載模式中被喚醒，而空載功耗也是4 mW ――這遠低于IEC規定的零空載功耗標準。

　　“LinkZero-LP可以自動(dòng)監測負載，當負載去除后進(jìn)入斷電模式，再次施加負載后自動(dòng)重新激活?！盌oug指出，“另外，其啟動(dòng)及工作時(shí)的IC供電直接來(lái)自于漏極引腳，無(wú)需使用啟動(dòng)電路。通過(guò)內部振蕩頻率的抖動(dòng)大大降低了準峰值和平均值的EMI，從而降低濾波器成本?！?BR>目前，PI提供小功率零待機方案，如下圖所示。

　　圖1 PI 2.1W CC/CV充電器方案，基于PI LinkZero-LP器件，待機功耗接近于0

　　圖2 PI 1.5W非隔離式反激式電源，待機功耗接近于0

　　Doug 透露PI將來(lái)會(huì )從兩個(gè)方向發(fā)展零待機功耗產(chǎn)品，一個(gè)方向是進(jìn)一步降低待機功耗，向真正的“零功耗”發(fā)展，另一個(gè)方向是將產(chǎn)品適用領(lǐng)域擴展到更高功率產(chǎn)品，例如白家電、大型電器設備等等。由于平板數字電視日益普及，其開(kāi)機需要時(shí)間，加上很多用戶(hù)已經(jīng)知道開(kāi)機瞬態(tài)電流對家電的損害非常大，所以很多中國用戶(hù)不再采用CRT電視時(shí)代使用的直接斷電的模式，而是讓電器處于待機狀態(tài)，這樣的使用習慣急需零待機功耗產(chǎn)品的面世。

　　現在，除了PI，飛兆半導體、NXP等公司也開(kāi)始推出零待機功耗產(chǎn)品。相信在不久的將來(lái)，零待機功耗電器將迎來(lái)普及的時(shí)代。

　　背景知識：開(kāi)關(guān)電源待機功耗機理分析

　　目前，大多數100W以下的電子設備，如電源適配器、充電器、無(wú)繩電話(huà)、ADSL路由器、LCD顯示器和DVD等等，都是采用離線(xiàn)反激式開(kāi)關(guān)電路，將電網(wǎng)提供的85V～275V交流電轉換為電子設備所需要的直流電壓。正常工作狀態(tài)下，反激式開(kāi)關(guān)電源的損耗主要包括導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，以及控制電路的損耗。待機狀態(tài)下，由于系統的輸出電流接近于零，導通損耗可以忽略，開(kāi)關(guān)損耗和控制電路的損耗成為主要的系統待機功耗。降低待機功耗，應著(zhù)眼于開(kāi)關(guān)損耗和控制電路的損耗的降低。

　　上圖給出反激式開(kāi)關(guān)電源在待機狀態(tài)下的主要損耗類(lèi)型，其功率管開(kāi)關(guān)損耗、驅動(dòng)損耗、變壓器磁芯損耗、輸出整流管反向恢復損耗以及緩沖器損耗都屬于開(kāi)關(guān)損耗。各種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)損耗都與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)，降低開(kāi)關(guān)頻率可以減少開(kāi)關(guān)損耗?？刂齐娐返膿p耗主要表現為啟動(dòng)電阻上的損耗，而啟動(dòng)電阻的損耗直接與整流后的直流母線(xiàn)電壓和啟動(dòng)電阻數值有關(guān)。在保證寬電壓輸入的工作條件下可以通過(guò)降低啟動(dòng)電流的方法來(lái)降低啟動(dòng)電阻損耗。