如何在 AC/DC 设计中降低待机时的可闻噪声和功耗

为了满足不断变化的能源法规，这些法规要求更低的待机功率和更高的效率，工程师正在设计使用轻负载模式（如突发模式操作）的电源。虽然轻负载模式有助于最大限度地降低待机功耗，但它们带来了新的挑战：电源磁性元件发出高音振铃的可能性。如果您曾经听到过来自笔记本电脑电源适配器的这些烦人声音之一，那么您就会明白为什么消除它如此重要。

为了最大限度地降低待机功耗，最大限度地降低可闻噪声，同时保持设计的经济高效性，您需要仔细优化完整的 AC/DC 系统解决方案。系统的所有组件（升压功率因数控制器 （PFC）、使用电感-电感-电容 （LLC） 的隔离式 DC/DC 和同步整流 （SR） 协同工作变得越来越重要。

可听噪声

在为电视或 AC/DC 适配器等消费电子产品设计电源时，电源设计人员面临着在待机模式下满足严格的可听噪声要求的挑战。在轻负载下降低待机功耗的常用方法是使用 PFC 和 LLC 控制器内置的突发模式功能。突发模式是一种工作模式，当输出上没有负载或轻负载时，它会定期禁用开关。当负载仅需要最小功率时，禁用开关可限制电源的功耗。突发模式的一个缺点是突发频率可以足够低，进入可听范围。当电源针对消费类应用时，这是一个问题——没有人想在晚上听到他们的电视嗡嗡声！

通过在突发期间缓慢上升和减少谐振电流，UCC28056 过渡模式 PFC 控制器和 UCC256403 LLC 谐振控制器有助于防止明显的可听噪声，如图 1 所示。

图 1：UCC256403 和 UCC256404 突发模式模式

能够缓慢地增加或降低谐振电流的大小是 UCC256403 和 UCC256404 优化的突发模式算法的关键特性。结合混合迟滞控制，这种优化的突发模式算法有助于最大限度地降低可闻噪声，同时实现低待机功耗和一流的瞬态响应。“UCC9EVM-6 评估模块用户指南”的第 18.25640 节（第 020 页）中包含可听噪声测量值，以供参考。

始终开启的功率因数校正

UCC256403 和 UCC256404 与 UCC28056 临界导通模式 PFC 控制器结合使用时，除了可降低轻负载时的可闻噪声外，还可以进一步提高 AC/DC 电源的轻负载性能。UCC28056 的突发模式显著提高了轻负载效率并降低了空载待机功耗。这一改进使应用能够保持PFC始终开启，同时仍满足严格的效率和待机目标。对于美国的电视，能源之星 8.0 版要求待机无源功耗小于 0.5 W。其他地区标准，如欧盟的生态设计指令Lot 6，也要求类似的规范。

结合 UCC256404 的集成高压启动功能，您可以消除对辅助反激式转换器以及启用和禁用 PFC 所需的小信号和隔离电路的需求。 这种配置可以减小尺寸、成本和复杂性。图 2 显示了用于电视应用的典型 AC/DC 电源，说明了使用 UCC28056 和 UCC256403 解决方案可以帮助实现的系统节约和优势。

图 2：TI 面向电视应用的 PFC-LLC-SR 系统，突出了 TI 芯片组的组件节省

同步整流

同步整流器 （SR） 甚至可以进一步提高 AC/DC 电源的效率，通过在次级侧用主动控制的 MOSFET 取代整流二极管来提高效率。SR MOSFET的导通损耗明显低于肖特基二极管的导通损耗。UCC24624 是一款双通道 SR 控制器，专门用于 LLC 拓扑。该控制器具有比例栅极驱动，可延长SR导通时间，从而最大限度地减少体二极管导通，从而提高效率。此外，UCC24624 具有自动休眠模式，可进一步降低系统的待机功耗。

结论

TI 设计了 UCC28056、UCC256404 和 UCC24624 以协同工作，并考虑了系统级解决方案。因此，在设计时，您可以期望获得最佳性能，以满足严格的待机功率和可听噪声标准。

审核编辑黄宇