PWM控制器的特性及应用 - 安森美针对笔记本及打印机电源适配器等应用之超低待机能耗方案

　　峰值功率扩充电流模式PWM控制器的特性及应用

　　带峰值功率扩充的电流模式PWM控制器是安森美半导体新推出的几款产品，包括NCP1254、NCP1255和NCP1249。NCP1254是无高压版本，具有频率抖动、峰值功率扩充、频率反走、双OCP、固定故障定时器、内部OPC、通过Vcc或闩锁引脚提供OVP、双Vcc 待机期间断续模式等功能；NCP1255是基于NCP1254的版本，功能包括可调节故障定时器、输入欠压（BO）检测、待机能耗《 30 mW；NCP1249则是NCP1255的高压版本，功能包括有源X2电容放电、待机能耗《 10 mW。

　　NCP1254/55/49无需使用大型变压器即可实现峰值功率能力，改进了轻载能效和保护能力，其峰值功率扩充是这样实现的：当反馈（FB）电压大于3.2 V时，开关频率线性增加；当反馈电压 FB=4.0 V，开关频率增加为原来频率的2倍，峰值电流设定值保持不变，见图4。这种方式允许不用增大变压器的规格就能输出更大的功率。

　　图4：峰值功率扩充的实现

　　这些器件的峰值功率持续时间均由过载定时器决定，峰值功率持续时间可达0.2秒；根据FB电压，过载定时器有2种工作方式；当检测到输出短路时，定时器时间缩小4倍。

　　以下以NCP1249峰值功率扩充高压启动定频控制器为例，介绍这些器件的一些重要功能。NCP1249是专为需要《10mW空载功耗的应用开发的产品。为了实现输入欠压保护功能，IC内部集成的输入欠压检测电路采用高阻值电阻分压（图5），可减小功率损耗；对噪声电压和PCB的泄漏电流有更高的抗干扰性。

　　图5：IC内部集成了输入欠压检测电路

　　该器件的X2电容有源放电是通过IC的X2检测引脚和外置的充放电电路协同检测交流输入线掉电，并通过检测X2定时器关断模式实现的，可有效降低IC的功率消耗。图6中蓝色部分的为避免AC掉电误触发，检测电路采用的100 ms延时电路；绿色是X2电容由高压启动电流源放电的部分。

　　图6：X2电容有源放电

　　NCP1249 A/B 版本的关断模式单独采用一个REM引脚，用户可以控制REM引脚电压，当VREM 》VREM_off，IC 就进入超低功率消耗的睡眠模式；当VREM 《 VREM_off时，NCP1249恢复正常工作。推荐次级采用NCP4355来控制初级NCP1249的FB电压和关闭模式，见图7。

　　图7：NCP1249 A/B 版本的关断模式

　　C/D 版本则是REM 引脚与FB 共用一个引脚。。当VFB/REM 《 400 mV，激活关闭模式；反馈和关闭模式的控制只需要1个光耦；在关断模式下，由于光耦偏置电流的消耗，NCP1249C/D的功率消耗大于NCP1249A/B；推荐次级使用NCP4353/4来控制NCP1249C/D的反馈和关闭模式，见图8。

　　图8：NCP1249 C/D 版本的关断模式

　　安森美半导体的演示板能效显示，NCP1249平均能效大于 90%，峰值功率扩充表现十分令人满意，在过载区域35 W持续时间为100 ms；短路区域41 W持续时间为《50 ms。

　　总结

　　NCP124x及NCP4353/4是用于适配器的配套器件，前者集成了带X电容放电和输入欠压保护功能的高压启动电路，实现频率抖动、无损过功率补偿、轻载时频率反走、跳周期及休眠模式等功能。配合NCP4354使用可为AC-DC电源适配器提供极低的空载待机能耗，轻松满足“能源之星”标准的要求。NCP1254/55/49则是带峰值功率扩充的电流模式PWM控制器，适用于打印机电源、AC-DC适配器以及游戏主机适配器； 而NCP1240是针对用于英特尔Haswell CPU电脑的适配器同样它们都提供超低空载待机能耗。