待機(jī)功耗來源分析與低待機(jī)功耗解決方案資料下載

??摘要 ? ??所有便攜式電子設(shè)備，例如手機(jī)、收音機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及手提電腦等都需要依賴電池來維持電力，為了維持這些電子設(shè)備持續(xù)工作，必須反復(fù)地經(jīng)由市電通過充電器來對電量耗盡的電池進(jìn)行充電。而這樣大家習(xí)以為常的電池充電過程卻在無形中帶來能源耗損，所以需要創(chuàng)新的技術(shù)來降低無謂的能量消耗。特別是在待機(jī)的時候可以達(dá)到節(jié)能法規(guī)的要求，例如美國加州能源委員會（California Energy Commission， CEC）節(jié)能規(guī)范，以及能源之星（Energy Star）標(biāo)識計劃等，因此本篇文章將會探討一個新型極低待機(jī)功耗的電源控制IC。 ??飛兆半導(dǎo)體新推出的FAN302HL驅(qū)動控制IC，在手機(jī)充電器的應(yīng)用中可達(dá)到低于10mW的待機(jī)能源消耗，并且結(jié)合多項領(lǐng)先技術(shù)來提升低功率反激式轉(zhuǎn)換器的性能，如：內(nèi)建高壓激活電路、待機(jī)時的低工作電壓與工作電流，采用次級端反饋控制方法調(diào)節(jié)固定輸出電壓，初級端反饋控制方法調(diào)節(jié)固定輸出電流。FAN302HL將會成為在待機(jī)時的極低功耗電源控制最好選擇。 ? ??簡介 ? ??油價飛漲，原物料價格屢創(chuàng)新高，全球能源管里瀕臨崩潰邊緣，“節(jié)約能源”再次成為最熱門的議題。而在環(huán)保的觀念持續(xù)強化下，現(xiàn)代人對于日常節(jié)約能源的觀念越來越健全，但節(jié)約能源除了把不用的電器關(guān)閉或是采取定時開關(guān)方式節(jié)約能源外，其實這些電子裝置本身因電源的限制。平日開啟運作及待機(jī)的電源功耗日益增多，使得能源的應(yīng)用效率低下，有效的電源管理，才能讓“節(jié)能”的效益更加立竿見影。電源管理方面最重要的趨勢，就是使待機(jī)功耗降至最低。一般可能認(rèn)為，與工作時電源的耗電量比起來，電子設(shè)備待機(jī)時所消耗的電量是微乎其微。其實這與事實相去甚遠(yuǎn)，所以美國加州能源委員會（California Energy Commission， CEC）節(jié)能規(guī)范，以及能源之星（Energy Star）標(biāo)識計劃等，在所有電源的規(guī)劃當(dāng)中，對于“待機(jī)功耗”的規(guī)范極為重視。因此在國際能源總署（IEA）的推動和倡導(dǎo)下提出“1瓦計劃”的能源規(guī)劃，目標(biāo)是到2010時將大部份電器產(chǎn)品的待機(jī)功耗降到1瓦，而美國也在2007年12月頒布了“2007美國能源獨立與安全法案”，為消費類電器設(shè)備制定了第一個強制性的聯(lián)邦能源標(biāo)準(zhǔn)。 ??其中令人注目的是在2008年11月世界主要手機(jī)供貨商公布的新手機(jī)充電器的待機(jī)規(guī)范，明確定義出不同的待機(jī)功耗有不同的標(biāo)識星級，如圖1所示為新手機(jī)充電器的待機(jī)功耗標(biāo)準(zhǔn)，其中最高五顆星的待機(jī)功耗必須降低至30mW以下，因此，要如何使電源轉(zhuǎn)換器達(dá)到更低的待機(jī)功耗，將會是電源設(shè)計工程師未來所需要迎接的挑戰(zhàn)。 ? ?? ? ??FAN302HL待機(jī)功耗來源分析與低待機(jī)功耗解決方案 ? ??如何使FAN302HL的待機(jī)功耗降低到30mW以下，甚至達(dá)到更低10mW，以下會有詳細(xì)的分析介紹。首先可以先以基本常用的反激式轉(zhuǎn)換器的電源架構(gòu)來做分析，如圖2所示。 ? ?? ??圖2：典型的反激式轉(zhuǎn)換器電路 ?? ??圖3：待機(jī)功耗各部份的分析示意圖 ? ??從圖3可看出待機(jī)功耗的分布，對一個反激式轉(zhuǎn)換器而言，主要的待機(jī)功耗包括了開關(guān)功耗（switching loss）和傳導(dǎo)功耗（conduction loss）以及PWM控制電路所造成的功耗。表1、表2、表3、表4分別對這些主要功耗，列出估算公式與改善對策。 ? ?? ?? ?? ?? ?? ? ??1、控制電路損失（15%）：由表1與等式（1）中可知，在待機(jī)時為了使PWM IC維持正常的工作，在輔助線路設(shè)計上必須確認(rèn)能夠提供足夠的電壓供應(yīng)（VDD），由于FAN302HL的最低工作電壓（VDD_OFF）為5V，所以通常設(shè)計在7V附近最為理想。而在PWM IC工作電流方面，F(xiàn)AN302HL擁有多段的電流工作控制，如圖4所示，當(dāng)工作在脈沖模式（Burst mode）時，會以極低的工作電流，來降低FAN302HL的待機(jī)功耗。 ? ?? ? ??2、初級端組件損失：由表2中可知，初級端組件損失主要是由激活電阻損失、緩沖器損失與功率晶體管（Power MOSFET） 損失的總和。 ??激活電阻損失（1%）：為了使PWM IC在正常工作前能獲得電源電壓，通常會設(shè)置有激活電路，如圖5，所示，但PWM IC從輔助繞組獲得電源供應(yīng)之后，激活電路便失去作用，但此時激活電阻上的跨壓仍然會持續(xù)造成功耗，等式（2）所示，F(xiàn)AN302HL內(nèi)建高壓激活電路（HV）代替?zhèn)鹘y(tǒng)激活電路的設(shè)置，可減少激活電阻造成的功耗并可加速開機(jī)時間與高壓的激活能力。 ? ?? ? ??緩沖器損失（13%）：