從(cong)為平板(ban)電(dian)(dian)(dian)腦(nao)或智能(neng)(neng)手機(ji)電(dian)(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)(dian)到為膝上型電(dian)(dian)(dian)腦(nao)或家用路由(you)(you)器(qi)供(gong)電(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)源適(shi)配(pei)(pei)器(qi)長(chang)期以來都是人們日(ri)常(chang)生(sheng)活的(de)(de)必要(yao)(yao)組成(cheng)部分。對(dui)于將電(dian)(dian)(dian)源適(shi)配(pei)(pei)器(qi)與其(qi)產品(pin)搭配(pei)(pei)到一起的(de)(de)消費(fei)電(dian)(dian)(dian)子原設(she)備(bei)制造(zao)商（OEM）而言，需(xu)要(yao)(yao)因應兩(liang)項關鍵推(tui)動因素(su)，即確保提(ti)供(gong)高(gao)能(neng)(neng)效等級并(bing)滿足安全規范，同時(shi)還(huan)需(xu)提(ti)供(gong)緊湊的(de)(de)外(wai)形因數。近年來，由(you)(you)于結合了(le)政府(fu)法(fa)規及美國“能(neng)(neng)源之星”、歐盟生(sheng)態設(she)計指(zhi)令及中國標準化研究院（CNIS）等能(neng)(neng)效項目，業界非常(chang)注重通過減小待機(ji)模式下的(de)(de)使(shi)用的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)來降低(di)適(shi)配(pei)(pei)器(qi)的(de)(de)總體能(neng)(neng)耗等級。本文將探討推(tui)動最(zui)新要(yao)(yao)求的(de)(de)新興(xing)技術趨勢，包括要(yao)(yao)求減少使(shi)用的(de)(de)外(wai)部元器(qi)件(jian)數量、使(shi)設(she)計更時(shi)髦輕薄(bo)的(de)(de)工藝。

　　待機能耗有時候也稱作“吸血鬼(gui)能耗”或(huo)是“虛負載”,指的(de)是電子設備及電器(qi)在關(guan)斷(duan)電源(yuan)(yuan)但仍然插在電源(yuan)(yuan)插座(zuo)上時消(xiao)耗的(de)電能。以美(mei)國為例，待機能耗約占美(mei)國家(jia)庭平均總能耗約10%.這相當于(yu)令人驚愕的(de)129太瓦時（即為1,290億(yi)千瓦時）的(de)電能，或(huo)者(zhe)是36座(zuo)400兆瓦發(fa)電廠輸(shu)出的(de)電能，導致每年排(pai)放7,500萬噸二(er)氧化碳。

　　在美國，2008年7月1日生(sheng)效(xiao)的現行聯(lian)邦標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)要(yao)(yao)(yao)求功率(lv)(lv)低(di)于(yu)(yu)250 W的電源(yuan)空(kong)載能耗低(di)于(yu)(yu)500 mW.最近，美國能源(yuan)部（DOE）提出了更嚴格的電池(chi)充電器及電子產品(pin)電源(yuan)能效(xiao)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，并(bing)將于(yu)(yu)2013年7月1日生(sheng)效(xiao)。根(gen)據新標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，銘牌輸(shu)出功率(lv)(lv)介于(yu)(yu)49至250 W之間（典型筆記本視頻器功率(lv)(lv)位于(yu)(yu)此范圍）的交流(liu)-直流(liu)（AC-DC）外部電源(yuan)的最大空(kong)載能耗必須低(di)于(yu)(yu)0.210 W.然(ran)而(er)，這(zhe)些(xie)國家標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)通(tong)常落后于(yu)(yu)其它標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)及市(shi)場要(yao)(yao)(yao)求。美國1975年能源(yuan)政策(ce)及節(jie)能法案（EPCA）規定：任何新的節(jie)能標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的制定必須旨在提供最大程度的能效(xiao)提升，不(bu)僅要(yao)(yao)(yao)在技術上可行，也要(yao)(yao)(yao)具備經濟合(he)理性。因此，這(zhe)些(xie)國家標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)通(tong)常并(bing)不(bu)代(dai)表“一流(liu)的”性能。諸(zhu)多電源(yuan)制造商要(yao)(yao)(yao)求將空(kong)載能耗限(xian)制到盡可能地低(di)，從(cong)而(er)將其產品(pin)與競(jing)爭產品(pin)區別開來。

　　圖1:美國能源(yuan)部(bu)提(ti)出的(de)AC-DC外部(bu)電(dian)源(yuan)節(jie)能標準(zhun)

　　在(zai)能(neng)效標準(zhun)上最(zui)為進取的(de)政府機構很可能(neng)是美國加(jia)州(zhou)。電(dian)源(yuan)(yuan)制(zhi)造商可不想(xiang)提(ti)供僅針對(dui)加(jia)州(zhou)的(de)特定(ding)型號(hao)產品，因此，加(jia)州(zhou)標準(zhun)的(de)實際影(ying)響范圍要廣得多。例如，美國加(jia)州(zhou)在(zai)2012年1月出臺的(de)新的(de)電(dian)器(qi)能(neng)效規范將(jiang)電(dian)池充(chong)電(dian)器(qi)系統作為重要焦點。加(jia)州(zhou)每年有(you)超(chao)過1.7億(yi)個(ge)(ge)充(chong)電(dian)器(qi)被用(yong)于充(chong)電(dian)，根據推測，在(zai)此特別領域提(ti)升(sheng)能(neng)效，每年將(jiang)可節(jie)省(sheng)2,200吉瓦時（即22億(yi)千瓦時）的(de)電(dian)能(neng)。這些電(dian)路足夠為35萬個(ge)(ge)家庭供電(dian)，相當(dang)于為住宅/商業(ye)(ye)用(yong)電(dian)賬單每年節(jie)省(sheng)3.06億(yi)美元(yuan)。美國加(jia)州(zhou)能(neng)源(yuan)(yuan)委員會（CEC）實施的(de)這些能(neng)效規范要求手機、個(ge)(ge)人照護設(she)備及電(dian)動工(gong)具(ju)所使用(yong)的(de)所有(you)消(xiao)費類充(chong)電(dian)器(qi)在(zai)2013年2月前必須(xu)遵從(cong)，而工(gong)業(ye)(ye)類充(chong)電(dian)器(qi)須(xu)在(zai)未來12個(ge)(ge)月內遵從(cong)。美國其他幾個(ge)(ge)州(zhou)希望遵循加(jia)州(zhou)降低待(dai)機能(neng)耗限制(zhi)值的(de)范例。

　　圖(tu)2:電(dian)動工(gong)具所用的典型老式充電(dian)系統

　　圖2介紹了過(guo)去常用的基本充電器系(xi)統電路圖。此特別案例(li)使用鎳鉻（NiCd）電池來(lai)為(wei)電動工具充電。電池在1小時(shi)內的電量標(biao)為(wei)C.例(li)如，以0.5 C的充電速率來(lai)為(wei)額定容(rong)量600 mAh的電池充電，使用300 mA充電電流要(yao)經歷(li)超過(guo)2小時(shi)才能完(wan)全(quan)充滿(man)電池。

　　圖(tu)2中的(de)電(dian)路(lu)能(neng)以0.1 C的(de)恒(heng)定充(chong)(chong)電(dian)速(su)率(lv)。由于充(chong)(chong)電(dian)器(qi)的(de)60 Hz變(bian)壓器(qi)的(de)設計(ji)意圖(tu)是維持(chi)低成本，而(er)非提(ti)供高能(neng)效等級(ji)，空載能(neng)耗(hao)通常(chang)將高于0.5 W,如此高的(de)空載能(neng)耗(hao)不(bu)再能(neng)夠令人接受。早(zao)期想(xiang)法是使充(chong)(chong)電(dian)器(qi)能(neng)效更高，但不(bu)注意事實上充(chong)(chong)電(dian)后電(dian)路(lu)會持(chi)續無限(xian)期地浪費電(dian)能(neng)。這已(yi)經被(bei)證明是一種有點誤導的(de)視角。

　　即便是當今(jin)市場上(shang)的(de)(de)(de)許多充電(dian)(dian)器(qi)，也仍然(ran)缺乏檢測電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)是否完(wan)(wan)全(quan)充滿(man)的(de)(de)(de)能(neng)力，且因(yin)此在充電(dian)(dian)過(guo)(guo)程完(wan)(wan)成后(hou)仍然(ran)持續提供(gong)電(dian)(dian)能(neng)給電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，因(yin)而浪費電(dian)(dian)能(neng)（釋放(fang)為熱量）。通(tong)過(guo)(guo)使用可以關閉完(wan)(wan)全(quan)充滿(man)之電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)通(tong)道，電(dian)(dian)能(neng)就(jiu)不會無謂地浪費，電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)也不會置于損壞的(de)(de)(de)風(feng)險。

    提供低待機(ji)能(neng)耗工作的創新(xin)方(fang)案

　　家庭中一(yi)項常見的待機能耗(hao)源頭就是筆記(ji)(ji)本(ben)適(shi)配(pei)器(qi)(qi)(qi)。這些適(shi)配(pei)器(qi)(qi)(qi)相當多的使(shi)用時(shi)間是在(zai)筆記(ji)(ji)本(ben)電(dian)腦斷開(kai)(kai)連接或關斷的情(qing)況下(xia)(xia)在(zai)桌子(zi)底下(xia)(xia)度過的。如(ru)今典型的市售(shou)筆記(ji)(ji)本(ben)適(shi)配(pei)器(qi)(qi)(qi)在(zai)空(kong)(kong)載(zai)條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)約消耗(hao)300 mW至500 mW的能耗(hao)。然(ran)而，許多領先制(zhi)造(zao)商如(ru)今要(yao)求下(xia)(xia)一(yi)代筆記(ji)(ji)本(ben)適(shi)配(pei)器(qi)(qi)(qi)的空(kong)(kong)載(zai)能耗(hao)限制(zhi)到(dao)低于30 mW,從而使(shi)其產(chan)品與競爭產(chan)品區域開(kai)(kai)來(lai)。圖3顯示了(le)65 W筆記(ji)(ji)本(ben)適(shi)配(pei)器(qi)(qi)(qi)用下(xia)(xia)一(yi)代充(chong)電(dian)系統的簡(jian)化示例(li)。此電(dian)路最重要(yao)的元器(qi)(qi)(qi)件(jian)就是固定頻(pin)率電(dian)流模式控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)IC及次級端(duan)開(kai)(kai)關電(dian)源（SMPS）控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)IC.

　　圖3:帶空載(zai)檢測功能(neng)的先進充電(dian)電(dian)路(lu)簡化電(dian)路(lu)圖

　　這示例中(zhong)指定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固定(ding)頻(pin)率(lv)電(dian)(dian)(dian)流模式控制器(qi)(qi)（即安森美半導體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NCP1246）經過了(le)專門優化，在(zai)空載(zai)(zai)(zai)及(ji)輕載(zai)(zai)(zai)條(tiao)件下消(xiao)耗(hao)(hao)極低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)耗(hao)(hao)。交(jiao)流-直(zhi)流（AC-DC）電(dian)(dian)(dian)源空載(zai)(zai)(zai)條(tiao)件下輸(shu)入(ru)能(neng)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)其中(zhong)一(yi)項主要(yao)來源是(shi)(shi)(shi)X2電(dian)(dian)(dian)容(rong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)路(lu)。典型(xing)適配器(qi)(qi)包含高壓X2電(dian)(dian)(dian)容(rong)，它連接(jie)至(zhi)(zhi)交(jiao)流輸(shu)入(ru)端(duan)，作為電(dian)(dian)(dian)磁干(gan)擾（EMI）濾波器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)部分(fen)。出于安全(quan)原因，強制要(yao)求(qiu)此(ci)電(dian)(dian)(dian)容(rong)在(zai)從墻(qiang)上拔出適配器(qi)(qi)插(cha)頭后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1秒時間內(nei)放(fang)電(dian)(dian)(dian)至(zhi)(zhi)安全(quan)電(dian)(dian)(dian)壓電(dian)(dian)(dian)平(ping)。否則，接(jie)觸交(jiao)流插(cha)頭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)扁腳（prong）就面(mian)臨電(dian)(dian)(dian)擊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)險。符(fu)合此(ci)要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準方(fang)法是(shi)(shi)(shi)使用(yong)一(yi)串與電(dian)(dian)(dian)容(rong)并聯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高阻(zu)抗泄放(fang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)。當用(yong)于230 Vac應用(yong)時，這恒定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)型(xing)消(xiao)耗(hao)(hao)源約消(xiao)耗(hao)(hao)25 mW輸(shu)入(ru)能(neng)耗(hao)(hao)。當顧及(ji)到(dao)空載(zai)(zai)(zai)能(neng)耗(hao)(hao)時，這25 mW就變得(de)相當大了(le)。NCP1246解決此(ci)問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法是(shi)(shi)(shi)加入(ru)帶有(you)源放(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)置(zhi)交(jiao)流線路(lu)檢(jian)測器(qi)(qi)。這控制器(qi)(qi)在(zai)檢(jian)測到(dao)不再存在(zai)交(jiao)流信(xin)號時，激(ji)活內(nei)置(zhi)開關來使電(dian)(dian)(dian)容(rong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)。有(you)了(le)這個功能(neng)，就不再需(xu)要(yao)泄放(fang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)了(le)，消(xiao)除了(le)恒定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)25 mW能(neng)耗(hao)(hao)源頭。

　　次級端(duan)(duan)開關電(dian)(dian)(dian)源控制器(qi)(qi)（即安森美(mei)半導體的NCP4354）是(shi)NCP1246的伴侶IC,能夠檢測空載條件(jian)，并使電(dian)(dian)(dian)源進入低(di)能耗關閉模(mo)式(shi)。在(zai)關閉模(mo)式(shi)期間，初(chu)級端(duan)(duan)控制器(qi)(qi)停止(zhi)工作，能量(liang)由輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)容提(ti)供。適配(pei)器(qi)(qi)的輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)開始下降，因為初(chu)級端(duan)(duan)不再(zai)在(zai)存在(zai)開關工作。這并不構(gou)成什么問題，因為適配(pei)器(qi)(qi)在(zai)此模(mo)式(shi)下不再(zai)連接至筆記(ji)本電(dian)(dian)(dian)腦。輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)被允(yun)許下降至某個可(ke)調節電(dian)(dian)(dian)平，直(zhi)到(dao)NCP4354通(tong)知初(chu)級端(duan)(duan)重(zhong)(zhong)啟，重(zhong)(zhong)新為輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)并因此維持工作。當適配(pei)器(qi)(qi)重(zhong)(zhong)新連接至電(dian)(dian)(dian)池時(shi)，NCP4354控制器(qi)(qi)自動重(zhong)(zhong)啟初(chu)級端(duan)(duan)控制器(qi)(qi)。能僅以一(yi)顆光耦提(ti)供反饋(kui)控制及導通(tong)/關閉信(xin)號。當在(zai)此類電(dian)(dian)(dian)路中一(yi)起使用(yong)時(shi)，NCP1246和NCP4354能夠采用(yong)美(mei)國規格的交(jiao)流主(zhu)電(dian)(dian)(dian)源提(ti)供低(di)于10 mW的空載能耗，且在(zai)寬(kuan)交(jiao)流主(zhu)電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)范圍下提(ti)供低(di)于20 mW的空載能耗。

　　圖4:65 W適配器電路(lu)圖

　　雖然許多消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)OEM生(sheng)產(chan)高能(neng)(neng)效產(chan)品，但他們常常會對低能(neng)(neng)耗的充電(dian)系統感到失望。如今已經(jing)出(chu)現重要進展(zhan)，電(dian)池充電(dian)器可(ke)以消(xiao)耗更少電(dian)能(neng)(neng)，同時提供市(shi)場所要求的高性能(neng)(neng)基(ji)準。諸如本(ben)文所介(jie)紹的系統致力(li)于滿(man)足這些標準，并降(jiang)低系統復(fu)雜度、節省珍貴的電(dian)路板(ban)空(kong)間(jian)及(ji)使物料單(dan)（BOM）成(cheng)本(ben)受(shou)到控(kong)制。