基于安森美NCP1937控制器的电源应用

图4：基于NCP1937的85 W适配器演示板提供高达90.18%的平均能效。

如前所述，NCP1937包含独特的省电模式(PSM)，能够用于在空载条件下将适配器待机能耗降至最低。PSM工作采用外部控制信号来控制。实际上，次级端控制器NCP4355感测电源(VOFFDET)的输出负载。当检测到轻载条件时，控制器将通过光耦发送信号，指令NCP1937进入省电模式。指令信号通过将PSTimer引脚拉至高于3.5 V阈值，迫使控制器进行省电模式(PSM)。而在PSM下，VCC将能够放电，直至达到稳压点。实际上，NCP1937通过每半个周期交替导通HV/X2及BO/X2启动电路，将VCC稳压至VCC(PS_on)，通常是11 V。此85 W演示板采用双线连接时测得的数据显示：115 Vac时，NCP1937在省电模式能耗仅为4.82 mW；265 Vac时，NCP1937在省电模式下的能耗为8.68 mW。

图5：进入省电模式(PSM)的波形

值得一提的是，为了符合安规，AC-DC电源必须在插头从交流插座拨出后小于1秒时间内完成自动对EMI输入滤波器X2电容放电。为了符合此要求，通常使用一串高阻抗电阻与电容并联。但这电阻链消耗约25 mW的输入功率，在空载条件下这25 mW尤为刺眼。为了有效地给X2电容放电，同时降低空载能耗，安森美半导体的方案是通过内部开关来检测交流连接状况并给电容放电，节省空载能耗。NCP1937给X2电容放电的步骤是：
1) 检测到移除交流电压(拨出AC插头)时，BOX2及HVX2引脚上的电压变为静态。额定的95 ms定时器计时必须用完，以使控制IC通报交流电压已移除。通报交流线路移除时驱动脉冲停止。
2) Vcc电压由内部下拉电流源(额定电流11.5 mA)放电至Vcc(off)阈值。
3) 一旦Vcc被下拉至Vcc(off)，启动电流源以额定3.75 mA电流导通，并将X2电容中存储的电荷传输至Vcc电容。

根据VCC电容与X2电容的相对尺寸大小 ，有可能使Vcc电压到达Vcc(on)阈值并重启控制器。然后必须再次检测到移除交流线路。

图6：NCP1937通过检测交流条件来给X2电容放电，节省空载能耗

NCP1937也能在较高负载条件下提供优异的功率因数。测试显示，此85 W演示板在115 Vac条件下50%、75%和100%负载时的功率因数分别达0.978、0.984和0.985；在230 Vac条件下75%和100%负载时的功率因数分别达0.943和0.956。

小结
安森美半导体的NCP1937组合控制器集成了PFC控制器和准谐振反激控制器，是一款高能效、低待机能耗(可低于10 mW)的方案，适合75 W以上功率的电源应用，如笔记本及台式一体机电源适配器。本文介绍了NCP1937的关键特性以及基于NCP1937开发的85 W电源适配器演示板能效测试结果，阐释了部分关键功能的工作原理，帮助设计人员更好了解这组合控制器的特性及优势，以开发高能效、低待机能耗的75 W以上电源方案。