全球大型手機公司甚至開始要求充電器廠家供應空載功耗為30mW的電池充電器。根(gen)據(ju)能(neng)源(yuan)之(zhi)(zhi)星(xing)EPS規(gui)(gui)范2.0版的(de)(de)要求，目前(qian)只(zhi)有(you)(you)1/10的(de)(de)充電(dian)(dian)器(qi)達到這個(ge)標準(zhun)。超低(di)空載(zai)功(gong)耗開(kai)始成為不可或缺的(de)(de)行業(ye)標準(zhun)之(zhi)(zhi)一(yi)，并被視為衡量企業(ye)是否勇于(yu)承(cheng)擔(dan)社會責任和能(neng)否吸引有(you)(you)環保意(yi)識(shi)的(de)(de)消費者的(de)(de)手段(duan)之(zhi)(zhi)一(yi)。對于(yu)另一(yi)個(ge)關鍵能(neng)耗參數――工作效率，能(neng)源(yuan)之(zhi)(zhi)星(xing)V2.0規(gui)(gui)范對1W至(zhi)250W范圍(wei)內(nei)的(de)(de)外(wai)部電(dian)(dian)源(yuan)規(gui)(gui)定(ding)了相應(ying)的(de)(de)最低(di)值(zhi)(zhi)。這些值(zhi)(zhi)根(gen)據(ju)額定(ding)功(gong)率值(zhi)(zhi)由(you)對數公式計算(suan)得出，其中，1W電(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)最低(di)效率為62%，250W電(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)最低(di)效率則為87%，對于(yu)5V/500mA (2.5W)電(dian)(dian)源(yuan)，其最低(di)效率應(ying)達到63%

   隨著媒體播放器、PDA、手機等便攜式電子設備的使用量大幅增加，外部電源(EPS)或電池充電器開始占據住宅內的電源插座。EPS所消耗的電量在住宅總用電量中已占到了很大的比重。在能源消耗和電器效率倍受關注的今天，包括歐盟委員會行為準則(CoC)和美國能源之星在內的監管機構相繼提高EPS或電池充電器的效率及(ji)(ji)空載(zai)功耗要求，而且此類要求將(jiang)來仍有(you)可(ke)能進(jin)一(yi)步提高。電(dian)(dian)源規(gui)范(fan)(fan)的日益(yi)嚴格為電(dian)(dian)子產品設計師提出了(le)新(xin)的挑戰。EPS不僅必須具有(you)最低空載(zai)功耗和(he)很(hen)高的工作效率，它(ta)還必須能在所有(you)元(yuan)件(jian)容差范(fan)(fan)圍(wei)內(nei)及(ji)(ji)整個溫度范(fan)(fan)圍(wei)內(nei)提供良好的負載(zai)和(he)電(dian)(dian)壓(ya)調節，并同時(shi)能滿足EMI標準，能以具有(you)競爭優勢的成本進(jin)行(xing)(xing)制造。 Power Integrations(PI)公司的集(ji)成開關IC系列LinkSwitch-II專用(yong)(yong)(yong)于EPS/充(chong)電(dian)(dian)器(qi)應用(yong)(yong)(yong)。該器(qi)件(jian)具有(you)恒(heng)壓(ya)/恒(heng)流(liu)(CV/CC)特(te)性，適用(yong)(yong)(yong)于電(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)和(he)LED驅動應用(yong)(yong)(yong)。LinkSwitch-II在變(bian)壓(ya)器(qi)中獨一(yi)無二(er)地(di)采用(yong)(yong)(yong)了(le)繞組(zu)設計，既可(ke)用(yong)(yong)(yong)于提供反饋，又可(ke)進(jin)行(xing)(xing)低壓(ya)供電(dian)(dian)，從而省去了(le)電(dian)(dian)流(liu)檢(jian)測電(dian)(dian)阻(zu)以及(ji)(ji)許多其它(ta)元(yuan)件(jian)，使整個EPS在空載(zai)條件(jian)下的功耗僅為30mW。

   許多手機制造商都在努力開發空載性能高于能源之星標準的EPS，這是因為手機EPS通常每天只需1個小時為手機充電，其它23個小時仍插在插座上，一直處于空載狀態。與工作時的輸出功率相比，盡管空載功耗非常低，但總能耗仍非常高。利用LinkSwitch-II節省大量的能源，2.75W電源的帶載效率可達74%，空載功耗始終低于30mW，因而輕松滿足能源之星標準。 PI 2.75W充電器與能源之星EPS V2.0標準的對比。(注：輸入電壓交流230V，帶載占空比/空載占空比為1小時/23小時)。表1將PI的2.75W電源設計的性能與剛剛達到能源之星V2.0標準的電源進行了對比，從中可看出在PI 2.75W充電器每年節省的2.46 kWh電量中，有2.25 kWh來自空載功耗。圖1給出了2.75W充電器電源的電路圖。 2.75W CV/CC通用輸入充電器電源電路。

　　本電源設計的關鍵在于采用了LinkSwitch-II IC(U1)。該器件在一個單片IC上集成了一個700 V的功率MOSFET、新穎的開/關控制狀態機、一個自偏置的高壓開關電流源、頻率抖動、逐周期電流限制及遲滯熱關斷電路。它通過在隔離式設計中省去昂貴的光耦器和次級控制電路，大大簡化了低功率CV/CC充電器的(de)(de)(de)設(she)計。該(gai)器(qi)件采用(yong)了創新的(de)(de)(de)控制技(ji)術，能(neng)夠提供(gong)容差(cha)為±5%的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和(he)(he)容差(cha)為±10%的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)調(diao)節(jie)，補償變壓(ya)(ya)器(qi)和(he)(he)內部參數容差(cha)隨輸(shu)(shu)入電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)變化(hua)。 在恒壓(ya)(ya)階(jie)段(duan)，輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)通(tong)過開關(guan)控制進行(xing)調(diao)節(jie)，通(tong)過跳(tiao)過開關(guan)周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)得以(yi)維(wei)持(chi)。調(diao)節(jie)使能(neng)與(yu)禁(jin)止周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)的(de)(de)(de)比例能(neng)維(wei)持(chi)輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)穩(wen)定，同時也(ye)可以(yi)使轉換器(qi)的(de)(de)(de)效率在整個負(fu)載(zai)范(fan)圍內得到優化(hua)。在輕載(zai)(涓流(liu)充(chong)電(dian)(dian))條件下(xia)，還可以(yi)降(jiang)低電(dian)(dian)流(liu)限(xian)流(liu)點(dian)(dian)以(yi)減小變壓(ya)(ya)器(qi)磁(ci)通(tong)密度，降(jiang)低音頻噪音和(he)(he)開關(guan)損(sun)耗(hao)。隨著(zhu)負(fu)載(zai)電(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)增大，電(dian)(dian)流(liu)限(xian)流(liu)點(dian)(dian)也(ye)將(jiang)升高，跳(tiao)過的(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)也(ye)越來越少。

     當不再跳過任(ren)何開關周期時(shi)(shi)(達到最(zui)大功率點(dian))，LinkSwitch-II內的(de)控(kong)制器(qi)切換(huan)到恒流(liu)模式。當需要進(jin)一(yi)(yi)步提高(gao)負載電(dian)(dian)流(liu)時(shi)(shi)，輸出電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)將(jiang)隨之下(xia)降(jiang)。輸出電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)的(de)下(xia)降(jiang)反應(ying)到FB引腳電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)上，作為對(dui)FB引腳電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)下(xia)降(jiang)的(de)響應(ying)，開關頻率將(jiang)線(xian)性下(xia)降(jiang)，以實現恒流(liu)輸出。 采(cai)用(yong)AC市(shi)電(dian)(dian)輸入時(shi)(shi)，防火、可熔、繞(rao)線(xian)式電(dian)(dian)阻RF1提供故(gu)障保(bao)護，并限制啟動期間產生的(de)浪(lang)涌(yong)電(dian)(dian)流(liu)。由L1、C1和(he)(he)C2組(zu)(zu)成的(de)π型(xing)濾(lv)波器(qi)對(dui)整流(liu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)進(jin)行(xing)平(ping)滑，并衰減差模傳(chuan)導(dao)EMI噪聲。 D5、R2、R3和(he)(he)C3組(zu)(zu)成RCD-R箝位電(dian)(dian)路，用(yong)于限制漏(lou)感(gan)(gan)引起的(de)漏(lou)極電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)尖峰(feng)。電(dian)(dian)阻R3的(de)值較大，用(yong)于避免(mian)漏(lou)感(gan)(gan)引起的(de)漏(lou)極電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)波形振蕩，這樣可防止(zhi)關斷期間的(de)過度振蕩，從而降(jiang)低傳(chuan)導(dao)EMI。PI的(de)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)E-shield技(ji)術將(jiang)進(jin)一(yi)(yi)步降(jiang)低EMI，該技(ji)術是(shi)在主繞(rao)組(zu)(zu)和(he)(he)磁芯(xin)之間添(tian)加(jia)一(yi)(yi)個繞(rao)組(zu)(zu)，用(yong)來屏蔽(bi)磁芯(xin)的(de)電(dian)(dian)容耦合(he)。此(ci)屏蔽(bi)繞(rao)組(zu)(zu)位于端接點(dian)4和(he)(he)T1的(de)NC之間。 設(she)計中可能(neng)具有(you)最(zui)差制造容差的(de)元件是(shi)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)。

   不過，在初(chu)(chu)級勵(li)磁電(dian)感(gan)過高或(huo)過低(di)時(shi)，轉換(huan)器(qi)將通(tong)過調節振蕩(dang)器(qi)頻率自動對(dui)(dui)此(ci)進行補償。由于(yu)這(zhe)個控制器(qi)用(yong)于(yu)在非(fei)連續導通(tong)模式下(xia)工(gong)作，因此(ci)輸出(chu)功率與(yu)設(she)定(ding)初(chu)(chu)級電(dian)感(gan)直接(jie)成(cheng)正(zheng)比，并可通(tong)過調節開關(guan)頻率對(dui)(dui)其容差進行完全補償。 二極管(guan)D7對(dui)(dui)次級進行整流，C7用(yong)來濾波。D7使用(yong)40V肖特基勢(shi)壘(lei)二極管(guan)，以(yi)便提供更高的(de)效(xiao)率。如果可以(yi)接(jie)受較(jiao)(jiao)低(di)的(de)效(xiao)率，則可以(yi)使用(yong)1A PN結型二極管(guan)以(yi)降(jiang)低(di)成(cheng)本。C6和(he)R7用(yong)來限(xian)制D7上(shang)的(de)瞬態(tai)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰，并降(jiang)低(di)傳導及輻射EMI。本設(she)計采用(yong)了(le)很(hen)多EMI濾波和(he)屏蔽措施，能以(yi)較(jiao)(jiao)大裕量輕(qing)松滿(man)足EN55022 B級標準(zhun)。 電(dian)阻R8和(he)齊納二極管(guan)VR1形成(cheng)輸出(chu)假負(fu)載，可以(yi)確保(bao)空載時(shi)的(de)輸出(chu)電(dian)壓(ya)處于(yu)可接(jie)受的(de)限(xian)制范(fan)圍(wei)內。

   集(ji)成的齊(qi)納二極管(guan)用于限制(zhi)電(dian)(dian)(dian)池自放電(dian)(dian)(dian)，但如果(guo)沒有此要求，則可(ke)省去該元件。 反饋電(dian)(dian)(dian)阻R5和(he)R6被用來設(she)定(ding)最大(da)工(gong)作(zuo)頻率(lv)與恒壓(ya)(ya)階段的輸出電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)。 D6、R4和(he)C5形成U1的可(ke)選(xuan)偏置(zhi)電(dian)(dian)(dian)源，這樣可(ke)以(yi)對(dui)U1進行低(di)壓(ya)(ya)供電(dian)(dian)(dian)，從而(er)使EPS的空載功(gong)耗(hao)達(da)到30mW。如果(guo)省去這些元件，U1將(jiang)從高壓(ya)(ya)初級側獲取電(dian)(dian)(dian)源，此時空載功(gong)耗(hao)最高將(jiang)升至200mW，但仍符合能(neng)源之星EPS V2.0規范。如果(guo)不要求達(da)到超(chao)低(di)空載功(gong)耗(hao)，在可(ke)省去偏置(zhi)電(dian)(dian)(dian)路，以(yi)進一步(bu)降低(di)成本。

   C4的作用是對U1進行去耦并控制輸出電纜補償功能。這種補償方式可以確保在恒壓模式下以及整個負載范圍內向電纜末端提供恒壓輸出，但隨著轉換器負載從空載增大至峰值功率點(恒壓與恒流之間的切換點)，它將通過增大反饋引腳參考電壓對輸出電纜上的壓降進行補償。控制器則根據狀態調節器的輸出來決定輸出負載以及相應補償的程度。 1μF的值對應對一條0.3 Ω、24 AWG USB輸出電纜的補償。(10 μF電容對0.49 Ω、26 AWG USB輸出電纜進行補償。) 圖2描述了25℃條件下對整個輸入電壓范圍內的輸出電壓及電流的嚴格控制。圖2中所示的LinkSwitch-II的輸出容差是以P/G封裝在0℃至100℃的結溫度范圍內指定的。 25℃條件下隨輸入電壓變化的典型CV/CC特性曲線。　　LinkSwitch-II內所集成的多項控制和保護功能化解了開關電源設計中常見的難題，并能確保在大批量生產中保持其性能的一致性。LinkSwitch-II為低功率外部電源在性(xing)能、效率(lv)和(he)成(cheng)本方面設立新基(ji)準。