從為平板電(dian)(dian)腦或智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)到為膝(xi)上型電(dian)(dian)腦或家用路由(you)器(qi)供電(dian)(dian)，電(dian)(dian)源適(shi)配器(qi)長期以來(lai)都是(shi)人們(men)日常(chang)生活的(de)(de)(de)(de)必要組成(cheng)部分(fen)。對于(yu)將(jiang)電(dian)(dian)源適(shi)配器(qi)與其產品(pin)搭(da)配到一起(qi)的(de)(de)(de)(de)消費電(dian)(dian)子原設(she)備制(zhi)造商(shang)（OEM）而言，需要因(yin)應(ying)兩項關鍵推動因(yin)素，即(ji)確保提供高能(neng)效(xiao)等級(ji)并(bing)滿足安(an)全規(gui)范，同時還需提供緊湊的(de)(de)(de)(de)外形(xing)因(yin)數。近年(nian)來(lai)，由(you)于(yu)結合了政府法規(gui)及(ji)美國“能(neng)源之(zhi)星(xing)”、歐盟(meng)生態設(she)計(ji)指令及(ji)中國標準化研究院(yuan)（CNIS）等能(neng)效(xiao)項目，業界(jie)非常(chang)注(zhu)重通(tong)過減小待機(ji)模式下的(de)(de)(de)(de)使用的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)來(lai)降低適(shi)配器(qi)的(de)(de)(de)(de)總體能(neng)耗等級(ji)。本文將(jiang)探(tan)討推動最(zui)新要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)新興技術趨勢，包括(kuo)要求(qiu)減少使用的(de)(de)(de)(de)外部元器(qi)件數量(liang)、使設(she)計(ji)更時髦(mao)輕薄(bo)的(de)(de)(de)(de)工藝。

　　待機(ji)能(neng)(neng)耗(hao)有(you)時候也稱作“吸血鬼能(neng)(neng)耗(hao)”或(huo)是(shi)(shi)“虛(xu)負載”,指的(de)是(shi)(shi)電(dian)子設備及(ji)電(dian)器(qi)在關斷電(dian)源但仍然(ran)插在電(dian)源插座上時消耗(hao)的(de)電(dian)能(neng)(neng)。以美國為(wei)例，待機(ji)能(neng)(neng)耗(hao)約(yue)占美國家庭平(ping)均總能(neng)(neng)耗(hao)約(yue)10%.這相(xiang)當(dang)于令人(ren)驚愕(e)的(de)129太瓦時（即為(wei)1,290億千瓦時）的(de)電(dian)能(neng)(neng)，或(huo)者是(shi)(shi)36座400兆(zhao)瓦發電(dian)廠輸出的(de)電(dian)能(neng)(neng)，導(dao)致每(mei)年(nian)排放7,500萬噸二氧(yang)化碳。

　　在(zai)(zai)美國(guo)(guo)(guo)，2008年7月1日生效的(de)(de)(de)現行(xing)聯邦標(biao)(biao)準要求功率低于(yu)(yu)250 W的(de)(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)空載(zai)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗低于(yu)(yu)500 mW.最(zui)近(jin)，美國(guo)(guo)(guo)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)部（DOE）提(ti)出了更嚴(yan)格的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)器及(ji)電(dian)(dian)子產品(pin)電(dian)(dian)源(yuan)能(neng)(neng)(neng)(neng)效標(biao)(biao)準，并(bing)將于(yu)(yu)2013年7月1日生效。根據新(xin)標(biao)(biao)準，銘(ming)牌輸出功率介(jie)于(yu)(yu)49至250 W之(zhi)間（典型筆記(ji)本視頻(pin)器功率位于(yu)(yu)此(ci)范圍）的(de)(de)(de)交流-直(zhi)流（AC-DC）外(wai)部電(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)最(zui)大空載(zai)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗必須低于(yu)(yu)0.210 W.然而，這些國(guo)(guo)(guo)家標(biao)(biao)準通常落后于(yu)(yu)其它標(biao)(biao)準及(ji)市場要求。美國(guo)(guo)(guo)1975年能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)政策及(ji)節能(neng)(neng)(neng)(neng)法案(an)（EPCA）規定：任(ren)何新(xin)的(de)(de)(de)節能(neng)(neng)(neng)(neng)標(biao)(biao)準的(de)(de)(de)制定必須旨在(zai)(zai)提(ti)供最(zui)大程度(du)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)效提(ti)升，不僅(jin)要在(zai)(zai)技術(shu)上可行(xing)，也要具備經濟合理性。因此(ci)，這些國(guo)(guo)(guo)家標(biao)(biao)準通常并(bing)不代表“一流的(de)(de)(de)”性能(neng)(neng)(neng)(neng)。諸多電(dian)(dian)源(yuan)制造商要求將空載(zai)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗限制到盡(jin)可能(neng)(neng)(neng)(neng)地低，從而將其產品(pin)與競(jing)爭產品(pin)區別開(kai)來(lai)。

　　圖1:美國能(neng)源(yuan)部提出的AC-DC外部電(dian)源(yuan)節能(neng)標準

　　在能(neng)(neng)效標準上最為進取的(de)(de)政府機(ji)構很可(ke)能(neng)(neng)是美(mei)(mei)國(guo)加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)。電(dian)(dian)(dian)源(yuan)制(zhi)造商(shang)可(ke)不想提(ti)供僅針對加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)特(te)定型(xing)號產品，因此(ci)，加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)標準的(de)(de)實際影響(xiang)范圍要廣得多。例如，美(mei)(mei)國(guo)加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)在2012年(nian)1月(yue)(yue)出臺的(de)(de)新的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)器能(neng)(neng)效規(gui)(gui)范將(jiang)電(dian)(dian)(dian)池充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器系統作(zuo)為重要焦點。加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)每(mei)(mei)年(nian)有超(chao)過1.7億個(ge)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器被用于充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)，根(gen)據推(tui)測，在此(ci)特(te)別領(ling)域提(ti)升能(neng)(neng)效，每(mei)(mei)年(nian)將(jiang)可(ke)節省2,200吉瓦時(shi)（即22億千瓦時(shi)）的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)。這(zhe)些(xie)(xie)電(dian)(dian)(dian)路足夠為35萬個(ge)家庭供電(dian)(dian)(dian)，相當于為住宅/商(shang)業用電(dian)(dian)(dian)賬單每(mei)(mei)年(nian)節省3.06億美(mei)(mei)元。美(mei)(mei)國(guo)加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)能(neng)(neng)源(yuan)委員(yuan)會（CEC）實施的(de)(de)這(zhe)些(xie)(xie)能(neng)(neng)效規(gui)(gui)范要求手機(ji)、個(ge)人(ren)照護設備及電(dian)(dian)(dian)動工(gong)具(ju)所使(shi)用的(de)(de)所有消費類充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器在2013年(nian)2月(yue)(yue)前必須遵(zun)從(cong)，而(er)工(gong)業類充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器須在未來12個(ge)月(yue)(yue)內遵(zun)從(cong)。美(mei)(mei)國(guo)其他幾個(ge)州(zhou)(zhou)(zhou)希望遵(zun)循加(jia)(jia)(jia)州(zhou)(zhou)(zhou)降低待機(ji)能(neng)(neng)耗(hao)限制(zhi)值(zhi)的(de)(de)范例。

　　圖(tu)2:電動工(gong)具所(suo)用的典(dian)型老式充電系統

　　圖2介紹了(le)過去(qu)常(chang)用(yong)的(de)基本充(chong)電(dian)器系統電(dian)路圖。此(ci)特別(bie)案例(li)使用(yong)鎳鉻（NiCd）電(dian)池(chi)來為(wei)電(dian)動工具充(chong)電(dian)。電(dian)池(chi)在1小(xiao)時內的(de)電(dian)量標為(wei)C.例(li)如(ru)，以0.5 C的(de)充(chong)電(dian)速率來為(wei)額定容量600 mAh的(de)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)，使用(yong)300 mA充(chong)電(dian)電(dian)流要經歷超(chao)過2小(xiao)時才(cai)能完全充(chong)滿電(dian)池(chi)。

　　圖(tu)2中的電路(lu)能(neng)(neng)以0.1 C的恒定充電速率。由于充電器的60 Hz變壓器的設(she)計(ji)意圖(tu)是維持低成本(ben)，而非提供高(gao)能(neng)(neng)效(xiao)等級，空(kong)載能(neng)(neng)耗通常將高(gao)于0.5 W,如此高(gao)的空(kong)載能(neng)(neng)耗不(bu)(bu)再能(neng)(neng)夠令人接受。早期(qi)想法是使充電器能(neng)(neng)效(xiao)更高(gao)，但(dan)不(bu)(bu)注(zhu)意事實上充電后電路(lu)會(hui)持續(xu)無限期(qi)地浪費(fei)電能(neng)(neng)。這已(yi)經被證明(ming)是一(yi)種有(you)點誤導的視角。

　　即便是當(dang)今市場上的許(xu)多充(chong)電(dian)(dian)器(qi)，也仍然缺乏檢測電(dian)(dian)池(chi)是否(fou)完(wan)全(quan)充(chong)滿的能力，且因此(ci)在充(chong)電(dian)(dian)過程完(wan)成后仍然持續(xu)提(ti)供電(dian)(dian)能給(gei)電(dian)(dian)池(chi)，因而浪費電(dian)(dian)能（釋放為熱量）。通過使用可以關閉完(wan)全(quan)充(chong)滿之電(dian)(dian)池(chi)的充(chong)電(dian)(dian)通道，電(dian)(dian)能就不會無謂地浪費，電(dian)(dian)池(chi)也不會置于損(sun)壞(huai)的風險。

    提(ti)供低待機能耗(hao)工(gong)作的創新(xin)方案(an)

　　家庭中(zhong)一(yi)(yi)項常見的(de)(de)(de)待機(ji)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)源(yuan)頭就是(shi)筆(bi)(bi)記(ji)本(ben)(ben)適配(pei)器(qi)(qi)。這些適配(pei)器(qi)(qi)相當(dang)多的(de)(de)(de)使用時間是(shi)在(zai)筆(bi)(bi)記(ji)本(ben)(ben)電(dian)(dian)腦斷開連接或(huo)關斷的(de)(de)(de)情況下(xia)在(zai)桌(zhuo)子底下(xia)度過的(de)(de)(de)。如今(jin)典型的(de)(de)(de)市售筆(bi)(bi)記(ji)本(ben)(ben)適配(pei)器(qi)(qi)在(zai)空載條件下(xia)約消(xiao)耗(hao)(hao)300 mW至500 mW的(de)(de)(de)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)。然(ran)而，許多領(ling)先制(zhi)(zhi)造(zao)商(shang)如今(jin)要求下(xia)一(yi)(yi)代(dai)筆(bi)(bi)記(ji)本(ben)(ben)適配(pei)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)空載能(neng)(neng)耗(hao)(hao)限(xian)制(zhi)(zhi)到低于30 mW,從而使其產品(pin)與競爭產品(pin)區域開來。圖3顯示(shi)了65 W筆(bi)(bi)記(ji)本(ben)(ben)適配(pei)器(qi)(qi)用下(xia)一(yi)(yi)代(dai)充(chong)電(dian)(dian)系統的(de)(de)(de)簡化示(shi)例。此電(dian)(dian)路最重要的(de)(de)(de)元器(qi)(qi)件就是(shi)固定頻率電(dian)(dian)流模(mo)式控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)IC及次級端開關電(dian)(dian)源(yuan)（SMPS）控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)IC.

　　圖3:帶空載檢測(ce)功能的(de)先(xian)進充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)路(lu)簡(jian)化電(dian)(dian)路(lu)圖

　　這示例中(zhong)指定的(de)固定頻率電(dian)(dian)流(liu)模(mo)式控制器(qi)（即安(an)森美半導體的(de)NCP1246）經過了(le)專門優化(hua)，在(zai)空(kong)載(zai)及輕(qing)載(zai)條件下消(xiao)耗(hao)極低的(de)能(neng)(neng)耗(hao)。交(jiao)流(liu)-直流(liu)（AC-DC）電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)空(kong)載(zai)條件下輸(shu)入(ru)能(neng)(neng)耗(hao)的(de)其中(zhong)一項主要(yao)(yao)來源(yuan)(yuan)是(shi)X2電(dian)(dian)容(rong)(rong)放(fang)(fang)電(dian)(dian)電(dian)(dian)路。典型(xing)適(shi)配(pei)(pei)器(qi)包含高壓(ya)X2電(dian)(dian)容(rong)(rong)，它(ta)連接(jie)至交(jiao)流(liu)輸(shu)入(ru)端，作為電(dian)(dian)磁干擾（EMI）濾波(bo)器(qi)的(de)一部分。出(chu)于安(an)全原因，強制要(yao)(yao)求此電(dian)(dian)容(rong)(rong)在(zai)從墻上拔出(chu)適(shi)配(pei)(pei)器(qi)插頭(tou)(tou)(tou)后的(de)1秒時(shi)間內放(fang)(fang)電(dian)(dian)至安(an)全電(dian)(dian)壓(ya)電(dian)(dian)平。否則，接(jie)觸交(jiao)流(liu)插頭(tou)(tou)(tou)的(de)扁腳（prong）就面臨電(dian)(dian)擊的(de)危險(xian)。符合此要(yao)(yao)求的(de)標準方(fang)法是(shi)使(shi)用一串與(yu)電(dian)(dian)容(rong)(rong)并聯的(de)高阻抗泄放(fang)(fang)電(dian)(dian)阻。當(dang)用于230 Vac應用時(shi)，這恒定的(de)電(dian)(dian)阻型(xing)消(xiao)耗(hao)源(yuan)(yuan)約消(xiao)耗(hao)25 mW輸(shu)入(ru)能(neng)(neng)耗(hao)。當(dang)顧(gu)及到空(kong)載(zai)能(neng)(neng)耗(hao)時(shi)，這25 mW就變得相(xiang)當(dang)大了(le)。NCP1246解(jie)決此問(wen)題的(de)方(fang)法是(shi)加(jia)入(ru)帶有源(yuan)(yuan)放(fang)(fang)電(dian)(dian)電(dian)(dian)路的(de)內置交(jiao)流(liu)線路檢測器(qi)。這控制器(qi)在(zai)檢測到不(bu)再存(cun)在(zai)交(jiao)流(liu)信號(hao)時(shi)，激(ji)活內置開關來使(shi)電(dian)(dian)容(rong)(rong)放(fang)(fang)電(dian)(dian)。有了(le)這個功能(neng)(neng)，就不(bu)再需要(yao)(yao)泄放(fang)(fang)電(dian)(dian)阻了(le)，消(xiao)除了(le)恒定的(de)25 mW能(neng)(neng)耗(hao)源(yuan)(yuan)頭(tou)(tou)(tou)。

　　次(ci)級(ji)端開關(guan)電(dian)源(yuan)控制器(qi)（即安森美半導體的(de)(de)NCP4354）是NCP1246的(de)(de)伴侶IC,能(neng)(neng)夠檢測空載條(tiao)件(jian)，并(bing)使電(dian)源(yuan)進(jin)入低能(neng)(neng)耗關(guan)閉模式(shi)。在(zai)(zai)關(guan)閉模式(shi)期(qi)間(jian)，初(chu)級(ji)端控制器(qi)停止工作(zuo)，能(neng)(neng)量由(you)輸出(chu)電(dian)容提(ti)供(gong)。適(shi)配器(qi)的(de)(de)輸出(chu)電(dian)壓開始下降(jiang)，因為初(chu)級(ji)端不(bu)(bu)(bu)再在(zai)(zai)存在(zai)(zai)開關(guan)工作(zuo)。這并(bing)不(bu)(bu)(bu)構成什么問題，因為適(shi)配器(qi)在(zai)(zai)此(ci)模式(shi)下不(bu)(bu)(bu)再連接至(zhi)筆(bi)記本(ben)電(dian)腦(nao)。輸出(chu)電(dian)壓被允許下降(jiang)至(zhi)某個可(ke)調(diao)節電(dian)平，直到NCP4354通(tong)(tong)知初(chu)級(ji)端重啟，重新為輸出(chu)電(dian)容充電(dian)并(bing)因此(ci)維持工作(zuo)。當適(shi)配器(qi)重新連接至(zhi)電(dian)池時(shi)，NCP4354控制器(qi)自(zi)動重啟初(chu)級(ji)端控制器(qi)。能(neng)(neng)僅以一(yi)顆光耦提(ti)供(gong)反饋(kui)控制及導通(tong)(tong)/關(guan)閉信號。當在(zai)(zai)此(ci)類電(dian)路中一(yi)起(qi)使用時(shi)，NCP1246和NCP4354能(neng)(neng)夠采用美國規格的(de)(de)交(jiao)流主(zhu)電(dian)源(yuan)提(ti)供(gong)低于10 mW的(de)(de)空載能(neng)(neng)耗，且在(zai)(zai)寬交(jiao)流主(zhu)電(dian)源(yuan)電(dian)壓范圍下提(ti)供(gong)低于20 mW的(de)(de)空載能(neng)(neng)耗。

　　圖4:65 W適(shi)配器電(dian)路圖

　　雖然許多消(xiao)費(fei)電子OEM生產高能(neng)(neng)效(xiao)產品，但他們常(chang)(chang)常(chang)(chang)會(hui)對低能(neng)(neng)耗(hao)的充(chong)(chong)電系統感到失望。如今(jin)已經出(chu)現重要進展，電池(chi)充(chong)(chong)電器可(ke)以消(xiao)耗(hao)更少電能(neng)(neng)，同時提供(gong)市場所(suo)要求的高性(xing)能(neng)(neng)基準。諸如本文所(suo)介紹的系統致(zhi)力于(yu)滿足這(zhe)些標準，并降(jiang)低系統復雜(za)度(du)、節省珍貴的電路板空間及使物料(liao)單（BOM）成(cheng)本受到控制。