高效节能技术应对更严格电源能效规范要求

高效节能技术应对更严格电源能效规范要求随着人们节能环保意识的不断增强，计算机、照明、消费电子、电源适配器和家电等领域越来越多地出现了更严苛能效法规的限制。以在全球拥有广泛影响力的美国“能源之星”项目为例，新的1.0版固态照明(SSL)规范已从2023年10月1日开始实施，2.0版适配器/外部电源规范和3.0版电视规范也于同年11月1日开始实施，而2.0版的机顶盒(STB)规范也于2023年1月1日生效。这些能效规范在工作能效、待机能耗及功率因数方面提出了比此前版本更高的要求。如2.0版适配器规范的工作能效(以大于49W输出功率为例)要求是不低于87%，而此前的1.1版要求为不低于84%。另外，3.0版电视机规范的待机能耗要求为不超过1W，后续规范则可能进一步降低不超过0.3W甚至是0.1W。这些更趋严格的能效规范为电源设计人员带来了更棘手的节能挑战。安森美半导体身为全球领先的高性能、高能效硅方案供应商，在以高效节能技术应对更严格电源能效规范方面拥有独特的优势，提供高能效的整体电源方案，可帮助设计人员同时实现降低电源待机能耗、提升工作能效及应用功率因数校正(PFC)。优化PFC控制模式，结合PFC与主转换器包括计算机电源、外部适配器在内的许多应用的能效规范都包含功率因数要求，如功率大于75W的个人计算机、电视和显示器强制要求应用PFC。安森美半导体整体方案的一个重要组成部分，就在功率因数校正方面致力于将PFC与主转换器结合，并优化指定应用和功率电平的PFC控制模式。而根据电流特性的不同，常见的PFC工作模式有非连续导电模式(DCM)、临界导电模式(CrM)、连续导电模式(CCM)以及频率钳位临界导电模式(FCCrM)等，其特征也各不相同。表1：针对不同输出功率等级及应用的安森美半导体PFC控制器。安森美半导体提供丰富PFC控制器选择，如NCP1601/5/6/7/8、NCP1631、NCP1650/1/2/3/4等，涵盖上述不同工作模式，优化用于不同功率的应用，见表1。如NCP1606/7/8采用CrM工作模式，适合于功率通常低于300W的中等功率应用，如电子镇流器、液晶电视、等离子电视、台式计算机和交流适配器等。最新推出的NCP1654均工作在CCM模式，适用于功率大于200W以上的场合。NCP1654的前身NCP1653推出几年来已经获得了极大的成功，广泛应用于台式计算机，开放式电源等领域。特别是在液晶电视和等离子电视中更是占据了绝大多数的市场份额。与此同时，安森美半导体还开发了较新的PFC架构，如将PFC段与脉宽调制(PWM)主转换器段结合在一起，推出单段式的PFC控制器。实际上，NCP1651及NCP1652就是这种架构的典型产品。这种单段式PFC减少控制IC、电感和MOSFET的使用数量，帮助提升能效及显著降低成本。NCP1652单级PFC采用反激式拓扑结构，既可以工作在CCM，也可以工作在DCM，结构简单且成本优势明显，特别适合于25W至150W功率范围的应用，包括大电流电池充电器、分布式电源系统前端和大功率固态照明(SSL)等。采用CCM工作模式时，NCP1652帮助提供极优的功率因数，同时限制峰值初级电流。安森美半导体还积极开发交错式PFC等新颖的PFC控制技术及FCCrM工作模式的单芯片交错式PFC控制器——NCP1631。这种交错式PFC更易于设计，便于采用模块化的方案，并简化电磁干扰(EMI)滤波，特别是采用两个较小PFC的设计能够支持厚度低至10mm的超薄型液晶电视设计，在完整功率范围下提供极优能效，见图1。图1：基于NCP1631单芯片交错式控制器的300WPFC电路板能效测试结果。采用更好器件及拓扑结构，提升电源工作能效枝除了柱PF骡C方递面的更努力软，安谎森美狸半导疾体还蜜在开塞关控仙制器圾方面高采用腿频率叶反走坝、同姿步整沃流，犬以及倒软开款关(挥包括晨准谐土振、银完全那谐振隙、有射源钳份位(乏反激良或正博激)于)等皱拓扑白结构章，同汁时采衰用好穿的场淡效应露管(泪FE胃T)恋和二蚕极管谊，以估提升鬼电源绩方案倚工作疾效率泳。边表2利：N悠CP舍13站79尤/8鲜0控耕制器踩提供刊高工浮作能成效及枯低轻夏载和矛待机勉能耗裁。肉其中协，就亿交流绿-直决流(组AC漠-D暴C)肃离线淋式开抗关电扎源控断制器拖而言乘，安溉森美井半导可体提汽供带磁高压局启动粘电路剖及不怨带高桥压启幼动电纷路的票多种倦选择寺，如残NC叙P1沾23泄7/究8、纺NC验P1污28截7/词8、捆NC浆P1精37乞9、渡NC笼P1棚38睡0、赔NC青P1职25旺2、娘NC最P1装35拾1、挺NC据P蔬13瓜95猜/6是/7翅等。易以N惯CP认13粘79迷/8设0为学例，肉这两唱款器孟件是箱高性犁能的芝准谐关振(叼QR好)控洽制器坛，带什谷底伞锁定技功能虾，支抢持谷骆底转吊换，膏在宽罚范围脸条件尊下提数供优枪异的伸工作沟能效绵(见寺表2乎a)内，并吹大幅耀降低誓噪声嘴，适迷合用舟于笔埋记本辰、L谱CD婶显示膀器和伞游戏迹机的粥交流线-直辫流适婶配器虏，平虾板电屡视的他辅助臂电源阀，以穴及D胁VD继和机跪顶盒嚷等消奸费类浸应用催。壤而除晋了主共开关病控制家器，毙安森拨美半她导体搂规划响推出禾一系在列新护的高惯压功燃率M店OS奥FE保T完亭善电血源解遵决方杨案，临如N鼠DF掉xx迷N6巩0Z合等。借这些施MO旦SF档ET厕采用旧的先奸进封矛装技桃术，习包括杏20送09地年内泪推出叮的D析PA抖K表桌面贴柿装(姥SM父T)显封装态和T肢O2钩20夏FP扰、T导O-副22崭0穿烫孔封痰装，托以及茫在2铃01携0年储推出驳D2猎PA掩K、妨SO不T-零22血3等稠表面上贴装谜封装产，及参I2会PA党K、或TO该-3旷0、倦IP报AK迫及T煌O-酱92龙等穿婚孔型叙封装光。此荣外，羊安森母美半洒导体错还拥哥有丰独富的盾整流御器产熔品，置产品遗除了袍涵盖爽适配衔器、灶AT斧X电读源、薪液晶辅电视窝电源向等电窜源市及场，海还包茄括动异力系钓统、拥安全协及控被制、给舒适穴及便菠利、匪车身催电子企等汽股车市详场。禽新的忍绿色群节能足技术而研究稳安森根美半牧导体骑身为算全球笑领先密的高抢性能忧、高拍能效汉硅方恰案供耀应商军，除乘了以遭现有温产品励和技傻术帮绪助客反户构碍建高前能效寒的整定体电惜源方桌案，重还持技续推携动新按的绿匠色节宅能技如术研廊究，亿帮助靠后续持能效隙规范碑的更林高要蔽求及豪客户练的更跪高期搞望。呆例如我，在查提升否PF特C能纳效方祥面，押除了违交错海式P独FC批等新廉颖技捕术，拒安森诚美半沟导体淘还对贫无桥记PF郊C方供案进甜行了故研究庸。这题种P拖FC鞭架构后旨在它去掉底二极饥管整艰流桥只，减册少整故流过待程中奉的功恳率损寇耗，烂大幅寒提升窜PF余C能五效。洲安森和美半勇导体惕基于团这种修架构叙开发码了8骄00阅W枣P蛇FC箱段眉的原序型。双这原收型采伐用N丹CP愿16洲53惧皂PF耳C躺控制耗器及棕MC吧33够15谊2

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