全球大型手機公司甚至開始要求充電器廠家供應空載功耗為30mW的電池充電器。根據(ju)能(neng)源(yuan)之星EPS規(gui)范(fan)2.0版(ban)的要求，目前只(zhi)有(you)1/10的充電(dian)器達(da)到(dao)這個標準。超低空載功(gong)(gong)耗(hao)開始成(cheng)為(wei)不可(ke)或缺的行業標準之一，并被視為(wei)衡量企業是否(fou)勇于承擔社會責(ze)任和能(neng)否(fou)吸引(yin)有(you)環保意(yi)識(shi)的消費者的手(shou)段之一。對于另一個關鍵(jian)能(neng)耗(hao)參(can)數(shu)――工作效率(lv)(lv)，能(neng)源(yuan)之星V2.0規(gui)范(fan)對1W至250W范(fan)圍(wei)內的外部電(dian)源(yuan)規(gui)定了相應(ying)的最低值(zhi)。這些值(zhi)根據(ju)額定功(gong)(gong)率(lv)(lv)值(zhi)由對數(shu)公式計算(suan)得出，其中，1W電(dian)源(yuan)的最低效率(lv)(lv)為(wei)62%，250W電(dian)源(yuan)的最低效率(lv)(lv)則為(wei)87%，對于5V/500mA (2.5W)電(dian)源(yuan)，其最低效率(lv)(lv)應(ying)達(da)到(dao)63%

   隨著媒體播放器、PDA、手機等便攜式電子設備的使用量大幅增加，外部電源(EPS)或電池充電器開始占據住宅內的電源插座。EPS所消耗的電量在住宅總用電量中已占到了很大的比重。在能源消耗和電器效率倍受關注的今天，包括歐盟委員會行為準則(CoC)和美國能源之星在內的監管機構相繼提高EPS或電池充電器的效率及(ji)空載(zai)(zai)功耗要求(qiu)，而(er)且此類要求(qiu)將來(lai)仍(reng)有(you)(you)可能進一(yi)(yi)步提高。電(dian)(dian)(dian)(dian)源規范(fan)的日益嚴格為電(dian)(dian)(dian)(dian)子產品設(she)(she)計(ji)師提出了(le)新的挑(tiao)戰。EPS不僅必須(xu)具(ju)有(you)(you)最低空載(zai)(zai)功耗和(he)很高的工作(zuo)效率，它還必須(xu)能在所有(you)(you)元(yuan)件(jian)(jian)容差范(fan)圍(wei)內及(ji)整個溫度范(fan)圍(wei)內提供(gong)良好(hao)的負(fu)載(zai)(zai)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)調節，并(bing)同時能滿足EMI標準(zhun)，能以具(ju)有(you)(you)競爭優勢的成(cheng)(cheng)本進行(xing)制(zhi)造。 Power Integrations(PI)公司的集成(cheng)(cheng)開關(guan)IC系(xi)列LinkSwitch-II專用(yong)(yong)于EPS/充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)應(ying)用(yong)(yong)。該器(qi)件(jian)(jian)具(ju)有(you)(you)恒壓(ya)/恒流(CV/CC)特性，適用(yong)(yong)于電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)LED驅動應(ying)用(yong)(yong)。LinkSwitch-II在變壓(ya)器(qi)中獨(du)一(yi)(yi)無(wu)二地(di)采用(yong)(yong)了(le)繞組設(she)(she)計(ji)，既可用(yong)(yong)于提供(gong)反饋，又可進行(xing)低壓(ya)供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)，從而(er)省去了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)流檢(jian)測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)以及(ji)許多其它元(yuan)件(jian)(jian)，使整個EPS在空載(zai)(zai)條件(jian)(jian)下的功耗僅為30mW。

   許多手機制造商都在努力開發空載性能高于能源之星標準的EPS，這是因為手機EPS通常每天只需1個小時為手機充電，其它23個小時仍插在插座上，一直處于空載狀態。與工作時的輸出功率相比，盡管空載功耗非常低，但總能耗仍非常高。利用LinkSwitch-II節省大量的能源，2.75W電源的帶載效率可達74%，空載功耗始終低于30mW，因而輕松滿足能源之星標準。 PI 2.75W充電器與能源之星EPS V2.0標準的對比。(注：輸入電壓交流230V，帶載占空比/空載占空比為1小時/23小時)。表1將PI的2.75W電源設計的性能與剛剛達到能源之星V2.0標準的電源進行了對比，從中可看出在PI 2.75W充電器每年節省的2.46 kWh電量中，有2.25 kWh來自空載功耗。圖1給出了2.75W充電器電(dian)(dian)源的電(dian)(dian)路圖。 2.75W CV/CC通用輸入充電(dian)(dian)器電(dian)(dian)源電(dian)(dian)路。

　　本電源設計的關鍵在于采用了LinkSwitch-II IC(U1)。該器件在一個單片IC上集成了一個700 V的功率MOSFET、新穎的開/關控制狀態機、一個自偏置的高壓開關電流源、頻率抖動、逐周期電流限制及遲滯熱關斷電路。它通過在隔離式設計中省去昂貴的光耦器和次級控制電路，大大簡化了低功率CV/CC充電器的(de)設計。該器件采用了(le)創新的(de)控制(zhi)(zhi)技(ji)術，能(neng)夠提供容(rong)(rong)差為±5%的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)和(he)容(rong)(rong)差為±10%的(de)電(dian)(dian)流(liu)調(diao)節，補償變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器和(he)內部參數容(rong)(rong)差隨(sui)輸(shu)入電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)變(bian)化。 在恒壓(ya)(ya)(ya)(ya)階段，輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)通(tong)(tong)過(guo)(guo)開(kai)(kai)關控制(zhi)(zhi)進行調(diao)節，通(tong)(tong)過(guo)(guo)跳過(guo)(guo)開(kai)(kai)關周期(qi)得(de)(de)以(yi)維(wei)持(chi)。調(diao)節使能(neng)與禁止(zhi)周期(qi)的(de)比例能(neng)維(wei)持(chi)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)穩定，同(tong)時(shi)也(ye)(ye)可以(yi)使轉換器的(de)效率(lv)在整個負載范圍內得(de)(de)到(dao)優化。在輕載(涓流(liu)充(chong)電(dian)(dian))條件下，還(huan)可以(yi)降(jiang)低(di)電(dian)(dian)流(liu)限流(liu)點以(yi)減(jian)小變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器磁(ci)通(tong)(tong)密度，降(jiang)低(di)音頻噪音和(he)開(kai)(kai)關損耗(hao)。隨(sui)著(zhu)負載電(dian)(dian)流(liu)的(de)增大(da)，電(dian)(dian)流(liu)限流(liu)點也(ye)(ye)將(jiang)升高，跳過(guo)(guo)的(de)周期(qi)也(ye)(ye)越(yue)來越(yue)少。

     當不再跳(tiao)過(guo)任何(he)開(kai)關周(zhou)期時(達(da)到最大(da)功(gong)率點)，LinkSwitch-II內的(de)(de)(de)控制(zhi)器(qi)切換到恒流(liu)(liu)模式。當需要(yao)進一步(bu)(bu)提(ti)高(gao)負載電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)時，輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)將隨之下降(jiang)。輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)下降(jiang)反應到FB引腳電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)上(shang)，作(zuo)為對(dui)FB引腳電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)下降(jiang)的(de)(de)(de)響應，開(kai)關頻率將線性下降(jiang)，以實(shi)現(xian)恒流(liu)(liu)輸出。 采用(yong)(yong)AC市電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)輸入時，防火、可熔(rong)、繞(rao)(rao)線式電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻RF1提(ti)供故障保護，并限制(zhi)啟動期間(jian)(jian)產(chan)生的(de)(de)(de)浪涌電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。由L1、C1和(he)C2組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)π型濾波器(qi)對(dui)整(zheng)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)進行平(ping)滑(hua)，并衰減差(cha)(cha)模傳(chuan)導EMI噪聲。 D5、R2、R3和(he)C3組(zu)成(cheng)(cheng)RCD-R箝位電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路，用(yong)(yong)于限制(zhi)漏(lou)感引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)漏(lou)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)尖峰(feng)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻R3的(de)(de)(de)值(zhi)較大(da)，用(yong)(yong)于避免漏(lou)感引起(qi)(qi)的(de)(de)(de)漏(lou)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)波形振(zhen)蕩(dang)，這樣可防止關斷期間(jian)(jian)的(de)(de)(de)過(guo)度(du)振(zhen)蕩(dang)，從而降(jiang)低傳(chuan)導EMI。PI的(de)(de)(de)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)E-shield技(ji)術將進一步(bu)(bu)降(jiang)低EMI，該技(ji)術是在主繞(rao)(rao)組(zu)和(he)磁芯(xin)之間(jian)(jian)添加一個(ge)繞(rao)(rao)組(zu)，用(yong)(yong)來屏蔽磁芯(xin)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容耦(ou)合(he)。此屏蔽繞(rao)(rao)組(zu)位于端接點4和(he)T1的(de)(de)(de)NC之間(jian)(jian)。 設計(ji)中可能具有最差(cha)(cha)制(zhi)造容差(cha)(cha)的(de)(de)(de)元件是變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)。

   不過(guo)(guo)，在初級勵磁(ci)電(dian)感過(guo)(guo)高或(huo)過(guo)(guo)低(di)(di)(di)時，轉換器將通(tong)(tong)過(guo)(guo)調(diao)節振蕩器頻率(lv)自動(dong)對(dui)此進行補償。由于(yu)(yu)(yu)這個控制器用于(yu)(yu)(yu)在非連(lian)續導通(tong)(tong)模式下工(gong)作，因此輸(shu)(shu)出(chu)功(gong)率(lv)與設定(ding)初級電(dian)感直接成(cheng)(cheng)正比(bi)，并可(ke)通(tong)(tong)過(guo)(guo)調(diao)節開關頻率(lv)對(dui)其容差進行完全(quan)補償。 二極管D7對(dui)次級進行整流，C7用來濾(lv)波。D7使用40V肖特基勢(shi)壘二極管，以(yi)便提供更高的(de)(de)效率(lv)。如果可(ke)以(yi)接受(shou)較低(di)(di)(di)的(de)(de)效率(lv)，則可(ke)以(yi)使用1A PN結型(xing)二極管以(yi)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)成(cheng)(cheng)本。C6和(he)R7用來限制D7上(shang)的(de)(de)瞬態(tai)電(dian)壓尖峰，并降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)傳導及輻射EMI。本設計采用了很多EMI濾(lv)波和(he)屏蔽措施，能以(yi)較大(da)裕(yu)量輕松滿足EN55022 B級標(biao)準。 電(dian)阻R8和(he)齊納二極管VR1形成(cheng)(cheng)輸(shu)(shu)出(chu)假負載，可(ke)以(yi)確(que)保(bao)空載時的(de)(de)輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)壓處于(yu)(yu)(yu)可(ke)接受(shou)的(de)(de)限制范圍內。

   集成的(de)齊納(na)二(er)極管用于限(xian)制電(dian)池自放電(dian)，但(dan)如果(guo)沒有(you)此要(yao)求，則可省去該元件。 反饋電(dian)阻R5和(he)R6被用來(lai)設定最大工作頻率與恒(heng)壓(ya)階(jie)段的(de)輸出電(dian)壓(ya)。 D6、R4和(he)C5形成U1的(de)可選(xuan)偏置電(dian)源(yuan)，這(zhe)樣(yang)可以對U1進行低壓(ya)供電(dian)，從而使EPS的(de)空(kong)載(zai)功耗(hao)達(da)到30mW。如果(guo)省去這(zhe)些元件，U1將從高(gao)壓(ya)初級側獲取電(dian)源(yuan)，此時空(kong)載(zai)功耗(hao)最高(gao)將升至200mW，但(dan)仍符合能源(yuan)之星EPS V2.0規范。如果(guo)不要(yao)求達(da)到超低空(kong)載(zai)功耗(hao)，在可省去偏置電(dian)路，以進一(yi)步降低成本。

   C4的作用是對U1進行去耦并控制輸出電纜補償功能。這種補償方式可以確保在恒壓模式下以及整個負載范圍內向電纜末端提供恒壓輸出，但隨著轉換器負載從空載增大至峰值功率點(恒壓與恒流之間的切換點)，它將通過增大反饋引腳參考電壓對輸出電纜上的壓降進行補償。控制器則根據狀態調節器的輸出來決定輸出負載以及相應補償的程度。 1μF的值對應對一條0.3 Ω、24 AWG USB輸出電纜的補償。(10 μF電容對0.49 Ω、26 AWG USB輸出電纜進行補償。) 圖2描述了25℃條件下對整個輸入電壓范圍內的輸出電壓及電流的嚴格控制。圖2中所示的LinkSwitch-II的輸出容差是以P/G封裝在0℃至100℃的結溫度范圍內指定的。 25℃條件下隨輸入電壓變化的典型CV/CC特性曲線。　　LinkSwitch-II內所集成的多項控制和保護功能化解了開關電源設計中常見的難題，并能確保在大批量生產中保持其性能的一致性。LinkSwitch-II為低功率外部電源在性能、效率和成(cheng)本方面(mian)設立新(xin)基準。