高能效的ATX电源解决方案

安森美半导体的NCP1562就是一款有源箝位拓扑结构的电压模式控制器，设计用于需要高能效和少元件数量的DC-DC转换器应用。这种控制器集成了两个带有交叠延迟功能的同相输出，以此防止同时导电，并方便软开关。此控制器的主输出设计用于驱动正激转换器初级MOSFET，第二个输出则设计用于驱动有源箝位电路、次级侧的同步整流器或不对称半桥电路。NCP1562系列集成了众多的特性，如最大占空比限制、欠压检测和过流阀值等，从而减少了元件数量，并缩小了系统尺寸。NCP1562包含2个型号，分别是NCP1562A和NCP1562B，前者的电流限制电压阀值(VILIM)为0.2V，而后者则为0.5V。NCP1562的两项特点是软停止和带时间阀值的逐周期电流限制检测器。该器件所采用的技术及其具有的众多特点能够帮助它降低初级侧的功率损耗，并提升开关电源能效。

NCP1395/NCP1396则是双电感加单电容(LLC)半桥谐振转换器。

以NCP1396为例，这种高性能谐振模式控制器提供可靠、坚固电源所需的所有性能。其独特的架构包括一个1.0MHz压控振荡器和保护功能，具有多种反应时间，使转换器更加安全，且不会增加电路的复杂性。这种LLC半桥谐振转换器提供更高的能效。在较小的输入及负载范围内，尤其是在高输出电压的应用中，半桥谐振转换器是更佳的选择。它的开关损耗低，无需输出电感器，属于低元件数拓扑结构。该转换器还具备初级转换电压应力更低、谐振操作使开关损耗最小、采用恒定的占空比工作和简化高端开关驱动等优点。其结构示意图如图5所示。

在初级侧适用的电源IC中，NCP1027/NCP1028用作待机控制器。针对ATX电源进行了优化，集成了高压MOSFET和启动电流源。在低峰值电流条件下，执行跳周期操作，从而帮助降低能耗，提高能效。

而在次级侧，NCP158x属于低成本的降压型PWM控制器，设计用于工作在5V或12V的电源。这种器件能够产生低于0.8V的输出电压，适合当今所需要的低于1V电压的应用。NCP5425则是高度灵活的双降压控制器。这器件能够工作在单个4.6V～13.2V电源，并支持单个两相或两路单相输出。NCP4331是用于高能效二次稳压的同步降压控制器，它将两个MOSFET驱动器封装在一起，用作伴侣芯片。该器件可以使功率耗散保持在最低水准，同时还可减少外围元件数量。NCP4350是电源监控IC，它提供了监视和控制多输出电源所必须的功能。该器件能够监控+3.3Vdc，+5Vdc和+12Vdc(A和B)输出。图6所示即为基于安森美半导体电源IC的305W ATX电源参考设计的结构框图。

提升轻载条件下能效的设计考虑

对于计算机电源而言，除了要考虑在满载、典型负载和待机等条件下的能效，在轻载条件下的能效提升也引起了业界更大的重视。在提升ATX电源轻载能效方面，有许多技巧或思路可以遵循。

例如，可以选用电容较小的场效应管(MOSFET)来降低开关损耗(与低导通阻抗Rds-on之间进行折衷处理)。此外，也可以通过采用软开关工作模式来降低开关损耗。

在降低轻载损耗时，即使是只能够降低0.1W的损耗也不应该忽视；以一个240W电源为例，在20%的轻载条件下，减少0.6W的功率损耗即能产生1%的能效提升。

不仅如此，还可以设法减少一些不必要的器件。例如，可以消除启动电阻和泄漏(预载)电阻，以及消除不必要的缓冲器(snubber)，还可消除不必要的齐纳二极管，因为齐纳二极管需要消耗偏置电流。至于偏置电流，也可使用偏置电流较小的集成电路。所有上述这些技巧的运用，将有助于实现计算机ATX电源在轻载条件下的能效提升。

计算机电源所面临的能效挑战越来越严峻，并且变得更加紧迫。要迎接这些挑战，可以采取系统级的方法来应对，而无须增加太多的成本。例如，可将计算机电源分为不同的功率段予以考虑，分析清楚各个功率段的损耗来源，并通过采用性能更先进的电源IC或器件以及其他一些设计技巧有针对性地降低各个段的功率损耗，进而提升电源的整体能效。而针对计算机的应用现实，提升其轻载条件下的能效也非常重要，需要通过多种途径来降低开关损耗，从而提升轻载能效。作为全球领先的电源解决方案供应商，安森美半导体针对计算机电源不同段或应用提供了相应的解决方案，方便客户开发高能效的计算机电源。