安森美半導體實現高能效、低待機能耗及功率因數校正的電源和適配器方案

為了提高電源能效及節能，世界各國包括中國都制定了針對電源能效的規范。半導體是實現高能效電子產品的重要環節，可以提供滿足全球市場相關規范的解決方案。安森美半導體是其中的代表企業，其所提供的電源和適配器可實現高工作電源能效、低待機能耗及功率因數校正。

豐富的電源及電源適配器參考設計
安森美半導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計。最典型的是為內部和外部電源提供的GreenPoint?參考設計。這些開放式參考設計為高效電源設計提供了開發路線圖，借助原理圖、物料單、Gerber文件、設計說明、測試結果等文檔，客戶可快速進入市場。該參考設計符合所有相關全球能效標準，提供了用一個設計進入全球市場的機遇。
　　
以下一些參考設計和實例電路從多方面體現了安森美半導體電源方案的特色。
　　
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?金級能效規范；集成了ON/OFF和電源正常(Power OK)信號操作，符合ATX12V規范；易于配置啟動和關閉時序，以滿足保持時間和掉電警告要求。

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開關電源(SMPS)采用NCP1605控制的頻率鉗位功率因數校正前端，NCP1397提供半橋諧振LLC控制，NCP4303提供次級端同步整流。

圖2：240 W一體式PC電源

3) 300 W超薄液晶電視電源參考設計：是一款電路板高度僅為8 mm的超薄液晶電視電源設計，使用NCP1631進行交錯式頻率鉗位臨界導電功率因數校正，NCP1053A集成開關穩壓器提供低能耗待機狀態(關閉模式下Pin 25 mW)；高能效NCP1379準諧振反激式轉換器為信號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計

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反激式設計；它采用NCP1236固定頻率PWM反激式控制器，具有集成的高電壓啟動、欠壓保護和過功率保護功能；其平均能效> 87％，符合能源之星2.0標準，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比

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

圖5：60 W準諧振電源適配器

6) 48 W通用輸入打印機電源適配器：用于打印機的24V反激式電源適配器可提供30 W穩態和48 W瞬態能力，待機模式能耗7.25 V/70 mA；采用NCP1219電流模式反激式控制器，具有動態自供電功能，是一個高性價比的低元件數量設計。

圖6：48 W通用輸入打印機電源適配器

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離線正激轉換器電源：這是一款12 V、最大2 A(22 W連續功率)離線電源，采用NCP1028單片開關穩壓器；簡單緊湊的設計可實現低EMI和高能效，可用于白家電、電表、低能耗通信設備。

圖8：22 W離線正激轉換器電源

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計，安森美半導體還提供全方位的電源半導體器件，從高度集成的功率因數控制器、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) 功率因數控制器：包括NCP1605、NCP1607、NCP1608、NCP1631、NCP1651、NCP1652、NCP1653和NCP1654等。全面的產品組合支持各種PFC拓撲結構，包括8引腳連續導電模式(CCM) PFC控制器、8引腳臨界導通模式(CrM) PFC控制器、集成CrM和固定頻率不連續導電模式(DCM)的PFC控制器、單段反激式PFC控制器，以及2相交錯式PFC控制器等。

　　
　　表1：安森美半導體各種拓撲結構的高能效PFC控制器概覽
　　
2) 次級端控制器：NCP4303可實現CCM、DCM和QR反激式應用的同步整流控制、精確的真正次級端零電流檢測(帶可調節閾值)，還有自動寄生電感補償輸入。

圖9：NCP4303典型應用范例：DCM或QR反激式轉換器

3) AC-DC控制器和穩壓器：豐富的多功能組合支持固定頻率和可變頻率；不同拓撲結構，從傳統反激到采用正激有源鉗位的半橋諧振；廣泛的性價比選擇，從高性價比的器件到高度集成的控制器和穩壓器；嵌入的創新功能便于符合更嚴格的能效要求，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，有助于符合安全標準。

　　
　　表2：豐富的AC-DC控制器及穩壓器產品陣容

4) DC-DC控制器和穩壓器：從0.5 A至10 A范圍的集成開關穩壓器，有各種拓撲結構選擇，包括降壓、升壓、降壓/升壓和反相；寬輸入電壓范圍高達200V，PWM控制器能夠驅動高達30 A電流。

　　
　　表3： DC-DC穩壓器產品陣容

　　表4： DC-DC控制器產品陣容

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

表5：線性穩壓器器產品一覽

6) 各種電源轉換MOSFET：這類功率器件可以分為幾類，如低導電損耗、低RDS(on)的ORing MOSFET，其IM總線ORing為30 V，48 V總線ORing為100 V；隔離式拓撲結構DC-DC(磚式) MOSFET，提供低導電損耗的低RDS(on)，集成了低損耗肖特基二極管，耐熱增強型SO-8 FL適用于需要散熱的應用；非隔離式拓撲結構降壓DC-DCMOSFET，除具有低傳導損耗的低RDS(on) 特點，還集成了提高輕載效率的肖特基二極管，耐熱增強型SO-8 FL封裝適用于需要散熱的應用。
　　
7) MOSFET驅動器：這些器件提供兩個輸出，可驅動高電壓功率MOSFET和IGBT，適合多種拓撲結構（如半橋、非對稱半橋、有源鉗位、全橋），電壓范圍高達600 V，dV/dt免疫力為±50 V/ns，與行業標準引腳對引腳兼容。
　　
8) 基于溝道的肖特基二極管：這類器件具有低Vf及高工作溫度能力的特點，有助于提高能效。
　　
9) 電壓基準：精確的基準電壓從0.9 V至2.5 V，嚴格的電壓容限為0.4％至3％，輸出電壓范圍高達36 V；此外，還具有低動態阻抗、低噪聲和穩定運行的特點，豐富的封裝包括表面貼裝和通孔。

全方位電源優勢
安森美半導體利用其豐富的電源專長、解決方案和產品，幫助設計人員快速提高系統能效。這些產品和解決方案可節省能耗，提供高性價比的電源，以滿足不斷變化的全球能效標準。高能效電源方案能幫助客戶完成提高其產品能效的挑戰，如低待機模式能耗、高工作模式能效和功率因數校正。
　　
安森美半導體在全球擁有廣泛的設計和應用資源網絡，現場應用工程師以客戶為中心的支持，幫助客戶優化電源設計。