安森美半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)高能效、低待機(jī)能耗及功率因數(shù)校正的電源和適配器方案

為了提高電源能效及節(jié)能，世界各國(guó)包括中國(guó)都制定了針對(duì)電源能效的規(guī)范。半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)高能效電子產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)，可以提供滿(mǎn)足全球市場(chǎng)相關(guān)規(guī)范的解決方案。安森美半導(dǎo)體是其中的代表企業(yè)，其所提供的電源和適配器可實(shí)現(xiàn)高工作電源能效、低待機(jī)能耗及功率因數(shù)校正。

豐富的電源及電源適配器參考設(shè)計(jì)
安森美半導(dǎo)體的電源解決方案涵蓋了AC-DC電源及適配器和DC-DC電源，并提供了各種參考設(shè)計(jì)。最典型的是為內(nèi)部和外部電源提供的GreenPoint?參考設(shè)計(jì)。這些開(kāi)放式參考設(shè)計(jì)為高效電源設(shè)計(jì)提供了開(kāi)發(fā)路線圖，借助原理圖、物料單、Gerber文件、設(shè)計(jì)說(shuō)明、測(cè)試結(jié)果等文檔，客戶(hù)可快速進(jìn)入市場(chǎng)。該參考設(shè)計(jì)符合所有相關(guān)全球能效標(biāo)準(zhǔn)，提供了用一個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)入全球市場(chǎng)的機(jī)遇。
　　
以下一些參考設(shè)計(jì)和實(shí)例電路從多方面體現(xiàn)了安森美半導(dǎo)體電源方案的特色。
　　
1) 用于310 W ATX電源的單芯片CCM PFC+LLC解決方案：采用NCP1910高性能CCM PFC+ LLC組合(Combo)控制器，符合80 PLUS?金級(jí)能效規(guī)范；集成了ON/OFF和電源正常(Power OK)信號(hào)操作，符合ATX12V規(guī)范；易于配置啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)序，以滿(mǎn)足保持時(shí)間和掉電警告要求。

圖1：310 W ATX電源用高性能單芯片CCM PFC+ LLC組合控制器

2) 240 W一體式PC電源：用于高能效一體式PC電源的12 V、20 A開(kāi)關(guān)電源(SMPS)采用NCP1605控制的頻率鉗位功率因數(shù)校正前端，NCP1397提供半橋諧振LLC控制，NCP4303提供次級(jí)端同步整流。

圖2：240 W一體式PC電源

3) 300 W超薄液晶電視電源參考設(shè)計(jì)：是一款電路板高度僅為8 mm的超薄液晶電視電源設(shè)計(jì)，使用NCP1631進(jìn)行交錯(cuò)式頻率鉗位臨界導(dǎo)電功率因數(shù)校正，NCP1053A集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器提供低能耗待機(jī)狀態(tài)(關(guān)閉模式下Pin <25 mW)；高能效NCP1379準(zhǔn)諧振反激式轉(zhuǎn)換器為信號(hào)處理和音頻放大器供電。

圖3：300 W超薄液晶電視電源參考設(shè)計(jì)

4) 65 W AC-DC筆記本電腦電源適配器：是一款用于筆記本電腦電源適配器的19V、3.4A反激式設(shè)計(jì)；它采用NCP1236固定頻率PWM反激式控制器，具有集成的高電壓?jiǎn)?dòng)、欠壓保護(hù)和過(guò)功率保護(hù)功能；其平均能效> 87％，符合能源之星2.0標(biāo)準(zhǔn)，空載輸入功率<100 mW。

圖4：65 W AC-DC筆記本電源適配器效率與輸出功率和輸入線電壓的對(duì)比

5) 60 W準(zhǔn)諧振電源適配器：19 V準(zhǔn)諧振電源適配器可用于筆記本電腦電源適配器；它采用NCP1380準(zhǔn)諧振反激式控制器，具有谷底鎖定功能，可防止輕載時(shí)的變壓器可聽(tīng)噪聲；平均能效> 87％，符合能源之星2.0標(biāo)準(zhǔn)，空載輸入功率<100 mW。

圖5：60 W準(zhǔn)諧振電源適配器

6) 48 W通用輸入打印機(jī)電源適配器：用于打印機(jī)的24V反激式電源適配器可提供30 W穩(wěn)態(tài)和48 W瞬態(tài)能力，待機(jī)模式能耗7.25 V/70 mA；采用NCP1219電流模式反激式控制器，具有動(dòng)態(tài)自供電功能，是一個(gè)高性?xún)r(jià)比的低元件數(shù)量設(shè)計(jì)。

圖6：48 W通用輸入打印機(jī)電源適配器

7) 40W AC-DC電源適配器：是一款緊湊、高性能的12V、3.3A反激式電源適配器；它采用高度集成小型TSOP-6封裝NCP1250固定頻率反激式控制器，平均能效> 87％，在低輸入電壓條件下的空載輸入功率為33 mW。

圖7：40W AC-DC電源適配器

8) 22 W離線正激轉(zhuǎn)換器電源：這是一款12 V、最大2 A(22 W連續(xù)功率)離線電源，采用NCP1028單片開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器；簡(jiǎn)單緊湊的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)低EMI和高能效，可用于白家電、電表、低能耗通信設(shè)備。

圖8：22 W離線正激轉(zhuǎn)換器電源

全面的高能效控制器及分立器件組合
除了上述電源參考設(shè)計(jì)，安森美半導(dǎo)體還提供全方位的電源半導(dǎo)體器件，從高度集成的功率因數(shù)控制器、AC-DC控制器、DC-DC控制器到分立式MOSFET、整流器、二極管和晶體管等。
　　
1) 功率因數(shù)控制器：包括NCP1605、NCP1607、NCP1608、NCP1631、NCP1651、NCP1652、NCP1653和NCP1654等。全面的產(chǎn)品組合支持各種PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括8引腳連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM) PFC控制器、8引腳臨界導(dǎo)通模式(CrM) PFC控制器、集成CrM和固定頻率不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)的PFC控制器、單段反激式PFC控制器，以及2相交錯(cuò)式PFC控制器等。

　　
　　表1：安森美半導(dǎo)體各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高能效PFC控制器概覽
　　
2) 次級(jí)端控制器：NCP4303可實(shí)現(xiàn)CCM、DCM和QR反激式應(yīng)用的同步整流控制、精確的真正次級(jí)端零電流檢測(cè)(帶可調(diào)節(jié)閾值)，還有自動(dòng)寄生電感補(bǔ)償輸入。

圖9：NCP4303典型應(yīng)用范例：DCM或QR反激式轉(zhuǎn)換器

3) AC-DC控制器和穩(wěn)壓器：豐富的多功能組合支持固定頻率和可變頻率；不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)反激到采用正激有源鉗位的半橋諧振；廣泛的性?xún)r(jià)比選擇，從高性?xún)r(jià)比的器件到高度集成的控制器和穩(wěn)壓器；嵌入的創(chuàng)新功能便于符合更嚴(yán)格的能效要求，如頻率反走、軟跳周期(Soft-Skip?)模式；諸多功能可減少電磁干擾(EMI)信號(hào)，有助于符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　
　　表2：豐富的AC-DC控制器及穩(wěn)壓器產(chǎn)品陣容

4) DC-DC控制器和穩(wěn)壓器：從0.5 A至10 A范圍的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，有各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇，包括降壓、升壓、降壓/升壓和反相；寬輸入電壓范圍高達(dá)200V，PWM控制器能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)30 A電流。

　　
　　表3： DC-DC穩(wěn)壓器產(chǎn)品陣容

　　表4： DC-DC控制器產(chǎn)品陣容

5) 線性穩(wěn)壓器：壓降低至40 mV，輸出電流范圍從80mA至3 A，電源抑制比高達(dá)90 dB，超快速瞬態(tài)響應(yīng)不到1 μs，2.5 μA的超低靜態(tài)電流(Iq)和接地電流(Ignd)

表5：線性穩(wěn)壓器器產(chǎn)品一覽

6) 各種電源轉(zhuǎn)換MOSFET：這類(lèi)功率器件可以分為幾類(lèi)，如低導(dǎo)電損耗、低RDS(on)的ORing MOSFET，其IM總線ORing為30 V，48 V總線ORing為100 V；隔離式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)DC-DC(磚式) MOSFET，提供低導(dǎo)電損耗的低RDS(on)，集成了低損耗肖特基二極管，耐熱增強(qiáng)型SO-8 FL適用于需要散熱的應(yīng)用；非隔離式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)降壓DC-DCMOSFET，除具有低傳導(dǎo)損耗的低RDS(on) 特點(diǎn)，還集成了提高輕載效率的肖特基二極管，耐熱增強(qiáng)型SO-8 FL封裝適用于需要散熱的應(yīng)用。
　　
7) MOSFET驅(qū)動(dòng)器：這些器件提供兩個(gè)輸出，可驅(qū)動(dòng)高電壓功率MOSFET和IGBT，適合多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如半橋、非對(duì)稱(chēng)半橋、有源鉗位、全橋），電壓范圍高達(dá)600 V，dV/dt免疫力為±50 V/ns，與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳對(duì)引腳兼容。
　　
8) 基于溝道的肖特基二極管：這類(lèi)器件具有低Vf及高工作溫度能力的特點(diǎn)，有助于提高能效。
　　
9) 電壓基準(zhǔn)：精確的基準(zhǔn)電壓從0.9 V至2.5 V，嚴(yán)格的電壓容限為0.4％至3％，輸出電壓范圍高達(dá)36 V；此外，還具有低動(dòng)態(tài)阻抗、低噪聲和穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，豐富的封裝包括表面貼裝和通孔。

全方位電源優(yōu)勢(shì)
安森美半導(dǎo)體利用其豐富的電源專(zhuān)長(zhǎng)、解決方案和產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)人員快速提高系統(tǒng)能效。這些產(chǎn)品和解決方案可節(jié)省能耗，提供高性?xún)r(jià)比的電源，以滿(mǎn)足不斷變化的全球能效標(biāo)準(zhǔn)。高能效電源方案能幫助客戶(hù)完成提高其產(chǎn)品能效的挑戰(zhàn)，如低待機(jī)模式能耗、高工作模式能效和功率因數(shù)校正。
　　
安森美半導(dǎo)體在全球擁有廣泛的設(shè)計(jì)和應(yīng)用資源網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師以客戶(hù)為中心的支持，幫助客戶(hù)優(yōu)化電源設(shè)計(jì)。