利用固定导通时间控制器优化开关电源能效

的内部结构体现了优化的安排，它具有非常低的启动电流， 而启动电流在设计低待机功率电源时是一项基础参数。的负电流感测技术可将控制器工作时的开关噪声影响降到最小，并可供用户选择流经电流感测电阻的最大峰值电压。因此，它的功率耗散可针对具体应用来优化。此外，降压输入纹波功能可确保自然的频率拖尾，使得电磁干扰(EMI)信号变得更平滑。

图4：NCP1351的典型应用电路图

　
　　图4显示的是NCP1351的典型应用电路图。NCP1351包含8个引脚，如图所示。其中，1号引脚是FB引脚，在此引脚注入电流，降低频率；2号引脚是时序电容Ct引脚，负责在没有反馈电流时设定最大开关频率；3号引脚Cs负责检测初级端电流；4号引脚为接地引脚；5号DRV引脚驱动脉冲至功率MOSFET；6号引脚是Vcc引脚，为控制器提供最高可达28 V的电压；7号引脚为闩锁引脚，在此引脚高于5 V的正电压完全闩锁控制器；8号引脚为定时器引脚，设定故障确认前的持续时间。

　　基于NCP1351的GreenPointTM 40 W打印机电源参考设计
　　
　　如上所述，NCP1351控制器非常适合打印机电源等应用。安森美半导体针对NCP1351提供了丰富的设计资源，包括《40瓦打印机电源设计AND8278》、《50瓦适配器电源设计AND8263》、《12瓦适配器电源设计》、《使用PWM开关技术建模》等应用笔记，以及"40瓦额定/80瓦峰值功率打印机电路板"和"57瓦适配器电路板"等评估板。安森美半导体还提供GreenPointTM 40 W打印机电源参考设计。此外，安森美半导体还提供一些设计和开发工具，如NCP1351电感计算数据表，以及Spice模型(PSPICE和ISPICE)等仿真工具。
　　
　　本文接下来具体就NCP1351在40 W打印机电源中的应用设计展开探讨，分析打印机电源当今所面临的要求，以及NCP1351如何满足这些要求。
　　
　　众所周知，随着全球变暖成为一项日常话题以及石油价格的窜升，全世界都开始明白当前的能源使用方式不利于可持续发展。世界各地围绕着不同领域(如外部电源、家用电器等)涌现了许多倡议行动。由于应用面非常广泛且消耗的电量巨大，打印机自然而然地成为政府机构想要涉足的一个领域，以此提高电源的能效。这些倡议项目及组织非常之多，分布在日本、韩国、德国、欧洲和美国等地。在所在的标准倡议机构中，"能源之星(Energy Star)"是其中一个相当活跃的机构，该机构已经就影印设备规范展开工作。符合能源之星要求的打印机应可在一段时间的不工作状态后自动进入低功率的"休眠"模式。根据独立打印机处理纸张尺寸和色彩能力的不同，还有着不同的"能源之星"规范要求。将打印机很大一部分时间保持在低功率的休眠模式不仅能够节省电能，更可使打印设备工作时的温度更低，且耐用时间更长。"能源之星"针对打印机等相关设备的1.0版规范已于2007年4月1日实施，第二阶段的规范则将在2009年4月1日实施。
　　
　　但问题在于，现有的打印机电源适配器很少能够满足当前这些轻载条件下的能效要求和空载条件下的待机能耗要求，这还不说更的严格要求正在涌现。此外，打印机电源适配器的总成本也必须极低，因为这是一个高度竞争的市场。因此，满足这些能效和能耗要求，同时还维持打印机电源适配器的可靠性和性能水准就成为一项挑战。

图5：基于NCP1351C的安森美半导体40 W GreenPointTM打印机电源参考设计

　
　　幸运的是，采用NCP1351C控制器可以满足上述挑战。受益于它的固定峰值电流/可变关闭时间架构，采用NCP1351C的电源适配器在从额定负载到轻载条件(包括不同的打印机休眠模式)下都拥有较高的能效，并拥有极低的空载能耗。它在提供瞬态峰值功率的同时还提供多种有效的保护功能，如闩锁过载、短路和过压保护等。此外，与当前高水准的打印机电源适配器相比，NCP1351C所具有的独特架构还使得采用它设计的打印机电源适配器所用的高压输入电容低1/3，从而在提供相同性能条件下节省了方案成本和尺寸。图5显示的是基于NCP1351C的安森美半导体40 W GreenPointTM打印机电源参考设计。该参考设计的规范如下所示：

输入电压：通用输入85 Vac至265 Vac，47-63 Hz

电源输出电压：

32 V / 1 A

16 V / 0.625 A

峰值功率：

80 W (32 V / 2.5 A和16 V / 0 A ) 持续40 ms

62 W (32 V / 1.94 A和16 V / 0 A) 持续400 ms

能效要求：

满载(40 W)时> 80 %

休眠模式(2 W和4 W)> 70 %

空载条件下输入功率Pin < 0.3 W

　　图6：基于NCP1351C的安森美半导体40 W GreenPointTM打印机电源参考设计在不同输出功率条件下的能效
[总结]：在反激式开关电源中，PWM控制器存在着不同的架构，如固定开关频率和准谐振等；这两种架构各有其特点，但它们都需要提升在更宽功率范围下的能效，特别是轻载条件下的能效；而在这方面，固定导通时间(FON)架构则有着其独特的优势。安森美半导体的NCP1351就是一款高性能的电流模式PWM控制器，它基于固定峰值电流(准固定导通时间)、可变关闭时间技术，在负载降低时能降低开关频率，从而使得采用NCP1351的电源能够提供卓越的空载能耗，并在轻载条件下提供更高的能效，非常适合于辅助电源、打印机、游戏机、低成本适配器和离线电池充电器等对成本非常敏感的终端产品应用。安森美半导体更针对NCP1351提供丰富的设计资源，其中包括高能效的40 W GreenPointTM打印机电源适配器参考设计，帮助客户满足日渐严苛的能效规范要求，缩短产品开发时间，并加快产品上市进程。