降低充電器和適配器無負(fù)載總功耗研究

本文簡(jiǎn)要介紹如何利用ST的二次側(cè)器件TSM家族降低充電器和電源適配器的無負(fù)載功耗，這個(gè)家族具有精確的電壓和電流調(diào)節(jié)功能，而且在無負(fù)載條件下可以使整個(gè)系統(tǒng)在無負(fù)載條件下將總功耗降到近100mW。

　　TSM101x家族產(chǎn)品集成了一個(gè)電壓基準(zhǔn)器件和兩個(gè)運(yùn)算放大器，是高度集成的需要恒壓（CV）和恒流（CC）模式的開關(guān)電源解決方案。電壓基準(zhǔn)器件和一個(gè)運(yùn)算放大器的集成使之成為理想的電壓控制器。另外一個(gè)運(yùn)算放大器再與這個(gè)集成的電壓基準(zhǔn)器件和幾個(gè)外部電阻器配合，可以起到一個(gè)限流器的功能。

　　這些產(chǎn)品用于要求恒壓和輸出限流的充電器以及適配器，可以用于電壓參考精度在0.5%到1%之間的各類應(yīng)用。

　　在一個(gè)典型的充電器和適配器系統(tǒng)內(nèi)，不同的因素都會(huì)在無負(fù)載條件下提高總功耗。但是，從廣度上說，總功耗可以分成二次側(cè)產(chǎn)生的功耗（Pout）和一次側(cè)產(chǎn)生的功耗（Pin）。

　　二次側(cè)功耗

　　本文著重介紹如何降低二次側(cè)功耗，所以，我們從思考開關(guān)電源應(yīng)用二次側(cè)的典型電路圖開始介紹，見下圖1。

　　恒流-恒壓標(biāo)準(zhǔn)器件是一個(gè)集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器的單片集成電路。在這兩個(gè)運(yùn)算放大器中，一個(gè)是獨(dú)立的器件，而另一個(gè)的非逆變輸入與一個(gè)2.5V固定電壓基準(zhǔn)電路相連。ST的TSM103W是這種二次側(cè)器件的一個(gè)典型應(yīng)用。

　　恒流-恒壓器件通常是并聯(lián)電路，這意味著內(nèi)部電流發(fā)生器需要一個(gè)外電源，以極化并將基準(zhǔn)電壓固定在2.5V （Vref = 2.5V）。

　　如果我們假定Vout連接一個(gè)沒電的電池，我們將會(huì)看到圖2的輸出電壓-電流特性曲線。

　　從圖2中我們不難看出，負(fù)載采用逐漸充電方式，先提高電流，然后再提高電壓，以便壓降達(dá)到最小值。這種逐漸充電的方法確保電流得到限制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流。此后，電壓開始上升（同時(shí)電流保持恒定），直到恒定的電壓值為止。

　　在一個(gè)典型的適配器應(yīng)用中，最大輸出電壓20V（無負(fù)載條件下），最小輸出電壓5V（維持恒流的最小電壓值）。

　　為了維持Vout_min = 5V， Vcc_min = 5V，給Vref加偏壓所需的最小電流值1mA，這表示：

　　因此，為了維持Vout_min = 5V，我們必須將基準(zhǔn)電阻固定在Rref = 2.5k健

　　既然我們固定了基準(zhǔn)電阻Rref，我們就應(yīng)該考慮Vout_max = 20V的無負(fù)載條件。根據(jù)下面的公式：

　　二次側(cè)的總功耗通過下面的公式計(jì)算：Pout =