如何實現(xiàn)低成本，小空間的低待機電流的離線輔助電源

現(xiàn)在，提高能效的需求正在影響自動化的所有領(lǐng)域。這包括家庭中的白色家電，這是在家庭自動化與現(xiàn)在的意義完全不同的時候構(gòu)思出來的。幾十年前，當(dāng)我們開始依賴這些設(shè)備時，能源的財務(wù)和環(huán)境成本就沒有為消費者帶來的便利那么重要，但是這種不平衡最近已經(jīng)改變，現(xiàn)在正在解決。

盡管盡了很大的努力，許多家用白色家電由于其功能始終會需要大量能源，其中包括熱水或空氣（水壺，烤箱，淋浴，洗衣機），冷卻空氣或其他流體（冰箱），對流的組合（適用于烤面包機和烤箱）或通用運動（洗衣機/干衣機和吸塵器中的電動機）。在消費環(huán)境中，這些設(shè)備需要大約kWs的能量，對房主而言是極大的電力成本。

除此之外，越來越多的消費類設(shè)備正在提供越來越復(fù)雜的控制功能或用戶界面。這些本質(zhì)上是低功耗應(yīng)用，例如傳感器，顯示器和觸敏面板。使用旨在提供高電流水平的相同電源為這些輔助功能部件提供電源本質(zhì)上效率低下，尤其是當(dāng)這些功能是在不使用主要耗電功能部件時需要使用的功能時。這引起了對輔助離線電源的需求，該輔助離線電源可以從交流電源提供相對較低的水平，不足40W（通常）的直流電源。

此處的主要目的是提供在待機期間也盡可能有效的電源。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要以盡可能節(jié)省成本，節(jié)省空間和節(jié)省能源的方式來實現(xiàn)電源。

產(chǎn)品設(shè)計工程師還需要考慮白色家電的安全要求。在電源方面，這通常要求一種隔離的解決方案，但是在某些情況下，可以通過物理設(shè)計提供相關(guān)規(guī)范要求的電氣隔離級別。因此，針對低功耗輔助離線電源應(yīng)用空間的隔離和非隔離低功耗SMPS解決方案的需求不斷增長。

完全集成的解決方案

更高集成度和更強大的半導(dǎo)體制造工藝的總體趨勢使設(shè)備制造商能夠開發(fā)單芯片解決方案以進行離線功率轉(zhuǎn)換。通過將開關(guān)MOSFET和控制電路集成到單個器件中，現(xiàn)在可以更容易地設(shè)計具有更高功率密度水平的開關(guān)模式電源，以提供可部署在白色家電的多個區(qū)域中的輔助電源，這些區(qū)域已針對這種情況進行了優(yōu)化。諸如上述輔助功能所需的電量。

輔助電源所需的功率會因應(yīng)用和功能的不同而有所變化，從不到1W到高達(dá)70W。上海韜放電子在此應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)解決方案的歷史由來已久，設(shè)備種類繁多且不斷增長。

隨著對超低功率輔助電源的需求不斷增加，一些公司最近推出了NCP1067x系列高壓開關(guān)，該系列是為可非隔離（圖1）或隔離（圖1）的低功率離線開關(guān)模式電源開發(fā)的。圖2）經(jīng)設(shè)計。它采用SOIC7封裝提供了完全集成的控制器和功率MOSFET，使其非常小巧。

圖1：典型的非隔離應(yīng)用（降壓轉(zhuǎn)換器）

圖2：典型的隔離應(yīng)用（反激轉(zhuǎn)換器）

NCP1067x在固定頻率模式下運行時，當(dāng)負(fù)載下降時，它會自動進入待機模式，以降低功耗，它使用跳周期操作。盡管該設(shè)備具有自供電設(shè)計，這意味著它不需要變壓器上的輔助繞組，但如果有輔助繞組可用，則可用于啟用自動恢復(fù)過壓保護功能。通過基于時間的檢測還可以實現(xiàn)輸出短路保護的自動恢復(fù)。

韜放電子的超高壓技術(shù)，NCP1067x具有集成的700V功率MOSFET，其R DS（on）低至12Ω。在連接到230V AC的開放式配置中，開發(fā)人員可以實現(xiàn)能夠提供15.5W功率的電源。為了改善EMI，NCP1067x通過在標(biāo)稱開關(guān)頻率上引入±6％的變化來利用頻率抖動。設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生用于施加抖動的掃描鋸齒波形。在非隔離式設(shè)計中，使用了一個反饋引腳，該引腳將一小部分輸出電壓施加到集成的跨導(dǎo)放大器。

對更高擊穿電壓的需求不斷上升

輔助電源設(shè)計的另一個關(guān)鍵趨勢是要求功率MOSFET或BV DS兩端具有更高的擊穿電壓。通常，這與晶體管的物理尺寸有關(guān)，這意味著較大的擊穿電壓需要較大的晶體管。在許多情況下，這將導(dǎo)致解決方案對于大多數(shù)目標(biāo)應(yīng)用程序而言既太大又太昂貴。

對于大多數(shù)集成了MOSFET的SMPS開關(guān)，使用的技術(shù)都是平面的。為了滿足市場對尺寸和成本的限制，這導(dǎo)致設(shè)備的BV DS為700V。但是，較高的BV DS可以為電源浪涌和電壓尖峰提供更好的保護，從而使最終產(chǎn)品更堅固。因此，為切換臺提供更高的BV DS仍具有不斷增長的勢頭，而更高的BV DS仍可提供低成本的小型BoM解決方案。

為了應(yīng)對這一點，開發(fā)商開發(fā)了一個交換模塊，集成的SMPS控制器與功率MOSFET使用其的SuperFET內(nèi)置? 2超級結(jié)技術(shù)，創(chuàng)造，提供了一個BV模塊DS 800V的，但仍然可以在一個塑料制成雙列直插式包裝。這個革命性的產(chǎn)品系列是第一個為制造商提供可行的解決方案，以提高產(chǎn)品性能，同時仍然滿足市場的商業(yè)需求的產(chǎn)品。

FSL5x8電流模式開關(guān)系列采用PDIP-7封裝，包括PWM控制器和SUPERFET 2功率MOSFET。通常，要達(dá)到800V的擊穿電壓，將需要使用控制器和單獨的分立MOSFET，但是由于開發(fā)商的SUPERFET 2技術(shù)，該公司已能夠?qū)⑦@兩種器件集成到一個小封裝中。

這使設(shè)計人員能夠利用一個可用于隔離式（圖3）和非隔離式（圖4）反激式設(shè)計的器件來解決40W左右的低功耗離線輔助電源設(shè)計的高端問題。

圖3：隔離的光耦合器反饋（啟用線路檢測）

圖4：非隔離直接反饋（禁用線路檢測）

NCP1067x和FSL5x8產(chǎn)品均增加了跨導(dǎo)放大器作為比較器，使設(shè)計人員更容易開發(fā)非隔離的反激式電源，從而優(yōu)化了可用的電路板空間并最小化了BoM。

由于絕大多數(shù)低功耗離線電源以反激模式運行，韜放電子電源解決方案產(chǎn)品組合中的這兩個新增功能通過更高的集成度帶來更高的性能和可靠性，從而帶來更高的性能，更高的功率密度和更低的BoM費用。

盡管所有非隔離式電源的設(shè)計都限制了它們可提供的功率，但此處概述的發(fā)展表明，可以針對低功耗離線電源應(yīng)用領(lǐng)域的低端和高端設(shè)計切換器。輔助電源模塊。而且，由于非隔離式反激式轉(zhuǎn)換器通常比隔離式變體更有效，因此也將實現(xiàn)運營成本。

使用輔助離線電源的主要目的是減少最終產(chǎn)品使用的待機電流。通過選擇針對應(yīng)用進行優(yōu)化的高度集成的設(shè)備，開發(fā)人員現(xiàn)在可以以較小的電路板空間和最小的BoM成本實現(xiàn)這一目標(biāo)。
編輯：hfy