我們都做過，把手機(jī)充電器留在家里或辦公桌上，但手機(jī)本身就在我們的口袋或手中。沒什么大不了的，對吧?實(shí)際上，這是一件大事。當(dāng)我們意識到有數(shù)百萬個這樣的充電器時，基本上什么都不做的未使用充電器消耗的功率相當(dāng)可觀，消耗了大約 10% 的國內(nèi)功率消耗。

減少消耗的一種可靠方法是在充電器未主動使用設(shè)備時拔下充電器，舊習(xí)難改。因此，與其試圖說服消費(fèi)者拔掉插頭，不如讓我們作為電源設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一個充電器或適配器，在空載狀態(tài)下(也稱為空載)消耗盡可能少的功率或待機(jī))。

那么不拔插頭你能走多低呢?領(lǐng)先的手機(jī)制造商最近建立了一個評分表評級系統(tǒng)，其中根據(jù)空載功耗授予星級，以鼓勵適配器設(shè)計(jì)為最小待機(jī)功耗。盡管有五星級的要求，但最終目標(biāo)是將目標(biāo)評級降低到“零功耗”解決方案。如果在 230Vac 的輸入電壓下測量其空載功率小于 5mW，則適配器被視為零功率。實(shí)現(xiàn)低于 5mW 的空載功率并非易事，因?yàn)樗婕芭c其他設(shè)計(jì)目標(biāo)的妥協(xié)。

德州儀器的了一款芯片組：UCC28730零功率初級側(cè)調(diào)節(jié) (PSR) 反激式控制器和喚醒監(jiān)控以及用于快速瞬態(tài) PSR 的UCC24650 200V 喚醒監(jiān)控器。該芯片組提供了廣泛的功能，可實(shí)現(xiàn) <5mW 的待機(jī)功率設(shè)計(jì)，而不會影響快速瞬態(tài)響應(yīng)、低組件數(shù)量和小尺寸等設(shè)計(jì)目標(biāo)。圖 1 顯示了UCC28730 / UCC24650芯片組的典型應(yīng)用。

圖1：使用UCC28730 / UCC24650的典型反激式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用

高壓啟動開關(guān)消除了與啟動電阻相關(guān)的恒定損耗。PSR 減少了光耦合器和穩(wěn)壓器的組件數(shù)量和相關(guān)的偏置損耗。UCC28730的欠壓鎖定 (UVLO) 遲滯允許 VDD 電壓在待機(jī)期間降至約 8V，而不會觸發(fā) UVLO。在空載條件下使用(例如)12V 的低偏置電壓與低等待狀態(tài)電源電流(通常為 52μA)相結(jié)合，只會“花費(fèi)”大約 0.624mW。UCC24650還具有非常低的偏置電流(通常為 41μA)，并直接從輸出軌偏置，因此 5V 適配器的功耗約為 0.205mW?？偲霉β适褂玫目偣念A(yù)算不到 0.830mW。

需要考慮的不可避免的損耗是與輸出電容器和肖特基二極管相關(guān)的次級側(cè)泄漏損耗。典型的 10W 設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致與偏置功率相當(dāng)?shù)男孤p耗。組合的偏置功率和這些泄漏損耗構(gòu)成了每個開關(guān)周期需要傳遞的最小能量。

傳遞這種能量的行為會產(chǎn)生與每個開關(guān)周期消耗的能量成比例的損耗。降低待機(jī)功耗的最佳整體方法是降低開關(guān)頻率并最大限度地減少空載條件下的峰值電流。UCC28730控制律的寬動態(tài)范圍將峰值電流降低到其滿負(fù)載值的三分之一，并允許開關(guān)頻率在空載時降至 32 Hz，從而在維持待機(jī)運(yùn)行的同時保持低動態(tài)開關(guān)損耗.

在空載功耗最小化的情況下，需要考慮其余的設(shè)計(jì)目標(biāo)。低開關(guān)頻率通常需要大輸出電容以在大負(fù)載瞬態(tài)期間維持輸出電壓調(diào)節(jié)。UCC24650旨在向UCC28730發(fā)送喚醒信號，因此它可以快速響應(yīng)負(fù)載變化，從而最大限度地減少輸出電壓下降，而無需大輸出電容器。

UCC28730 / UCC24650芯片組可以通過最大限度地減少自身對待機(jī)功耗的貢獻(xiàn)來幫助實(shí)現(xiàn)零功耗狀態(tài)，同時仍以最大限度地降低系統(tǒng)級損耗的方式運(yùn)行。UCC28730和UCC24650一起需要不到 1mW 的功率才能在待機(jī)期間保持活動狀態(tài)，但仍準(zhǔn)備好響應(yīng)突然的重負(fù)載階躍。UCC28730的寬動態(tài)控制范圍降低了待機(jī)期間的開關(guān)頻率和峰值電流。UCC24650喚醒監(jiān)視器無需外部組件且偏置功率最小，是對初級側(cè)UCC28730的補(bǔ)充以滿足空載功率和瞬態(tài)響應(yīng)。我們?nèi)匀槐仨殗?yán)格注意每一個可能的貢獻(xiàn)者，以確保將集體待機(jī)損耗降至最低，但使用UCC28730和UCC24650可以實(shí)現(xiàn)五星級甚至零功耗。