基于NCP1937的高能效、低待機能耗的解決方案

此演示板在輕載條件下的能耗極低，也提供較高能效。如在115 Vac、5.027 W Pin條件下，能效達79.85%;而在115 Vac、11.640 W Pin條件下，能效達85.91%.而在230 Vac、5.055 W Pin條件下，能效達79.13%;在230 Vac、11.869 W Pin條件下，能效達84.25%.

如前所述，NCP1937包含獨特的省電模式(PSM)，能夠用于在空載條件下將適配器待機能耗降至最低。PSM工作采用外部控制信號來控制。實際上，次級端控制器NCP4355感測電源(VOFFDET)的輸出負載。當檢測到輕載條件時，控制器將通過光耦發(fā)送信號，指令NCP1937進入省電模式。指令信號通過將PSTimer引腳拉至高于3.5 V閾值，迫使控制器進行省電模式(PSM)。而在PSM下，VCC將能夠放電，直至達到穩(wěn)壓點。實際上，NCP1937通過每半個周期交替導通HV/X2及BO/X2啟動電路，將VCC穩(wěn)壓至VCC(PS_on)，通常是11 V.此85 W演示板采用雙線連接時測得的數(shù)據(jù)顯示：115 Vac時，NCP1937在省電模式能耗僅為4.82 mW;265 Vac時，NCP1937在省電模式下的能耗為8.68 mW.

圖5:進入省電模式(PSM)的波形

值得一提的是，為了符合安規(guī)，AC-DC電源必須在插頭從交流插座撥出后小于1秒時間內(nèi)完成自動對EMI輸入濾波器X2電容放電。為了符合此要求，通常使用一串高阻抗電阻與電容并聯(lián)。但這電阻鏈消耗約25 mW的輸入功率，在空載條件下這25 mW尤為刺眼。為了有效地給X2電容放電，同時降低空載能耗，安森美半導體的方案是通過內(nèi)部開關來檢測交流連接狀況并給電容放電，節(jié)省空載能耗。NCP1937給X2電容放電的步驟是：

1)檢測到移除交流電壓(撥出AC插頭)時，BOX2及HVX2引腳上的電壓變?yōu)殪o態(tài)。額定的95 ms定時器計時必須用完，以使控制IC通報交流電壓已移除。通報交流線路移除時驅(qū)動脈沖停止。

2)Vcc電壓由內(nèi)部下拉電流源(額定電流11.5 mA)放電至Vcc(off)閾值。

3)一旦Vcc被下拉至Vcc(off)，啟動電流源以額定3.75 mA電流導通，并將X2電容中存儲的電荷傳輸至Vcc電容。

根據(jù)VCC電容與X2電容的相對尺寸大小 ,有可能使Vcc電壓到達Vcc(on)閾值并重啟控制器。然后必須再次檢測到移除交流線路。

圖6:NCP1937通過檢測交流條件來給X2電容放電，節(jié)省空載能耗

NCP1937也能在較高負載條件下提供優(yōu)異的功率因數(shù)。測試顯示，此85 W演示板在115 Vac條件下50%、75%和100%負載時的功率因數(shù)分別達0.978、0.984和0.985;在230 Vac條件下75%和100%負載時的功率因數(shù)分別達0.943和0.956.

4 結語

安森美半導體的NCP1937組合控制器集成了PFC控制器和準諧振反激控制器，是一款高能效、低待機能耗(可低于10 mW)的方案，適合75 W以上功率的電源應用，如筆記本及臺式一體機電源適配器。本文介紹了NCP1937的關鍵特性以及基于NCP1937開發(fā)的85 W電源適配器演示板能效測試結果，闡釋了部分關鍵功能的工作原理，幫助設計人員更好了解這組合控制器的特性及優(yōu)勢，以開發(fā)高能效、低待機能耗的75 W以上電源方案。