隨著家用電器、視聽產(chǎn)品的普及，辦公自動化的廣泛應用和網(wǎng)絡化的不斷發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品具有了待機功能。這些新產(chǎn)品在極大地方便我們生活的同時，也造成了大量的能源浪費。根據(jù)國際經(jīng)濟合作組織的一項調查稱，各國因待機而消耗的能量約占能耗總數(shù)的3％～13％。我國的待機能耗更是高于平均水平。以彩色電視機為例，測試調查表明我國電視機待機功耗的平均水平為8.07W，其中待機功耗低于3W以下的彩色電視機只占了被測彩電總量的13.4%，而9W以上的卻占了34.8%。而美國對彩色電視機待機功耗標準要求是不大于3W。目前我國城市家庭的平均待機能耗已經(jīng)占到了家庭總能耗的10%左右，相當于每個家庭使用著一盞15~30W的“長明燈”。待機能耗像一只隱形的吸血蟲，在浪費能源的同時形成了巨大的環(huán)保壓力。
　　開關電源待機功耗機理分析
　　目前，大多數(shù)200W以下的電子設備，如電源適配器、充電器、電視機和DVD等等，都是采用離線反激式開關電路，將電網(wǎng)提供的85V～275V交流電轉換為電子設備所需要的直流電壓。正常工作狀態(tài)下，反激式開關電源的損耗主要包括導通損耗和開關損耗，以及控制電路的損耗。待機狀態(tài)下，因為系統(tǒng)的輸出電流接近于零，導通損耗可以忽略，開關損耗和控制電路的損耗成為主要的系統(tǒng)待機功耗。降低待機功耗，應著眼于開關損耗和控制電路的損耗的降低。

圖1，反激式開關電源在待機狀態(tài)下的主要損耗類型

　　圖1給出反激式開關電源在待機狀態(tài)下的主要損耗類型，其中MOSFET開關損耗、門級驅動損耗、變壓器磁芯損耗、輸出整流管反向恢復損耗以及緩沖器損耗都屬于開關損耗，而控制電路的損耗主要表現(xiàn)為啟動電阻上的損耗。表1給出了這些損耗的近似估算公式：

表1 主要功率損耗的估算公式

　　可以看出，各種類型的開關損耗都與開關頻率fsw有關，降低開關頻率可以減少開關損耗。而啟動電阻的損耗直接與整流后的直流母線電壓VDC和電阻值RS相關。在保證寬電壓輸入的工作條件下只有通過降低啟動電流增大啟動電阻RS的方法來降低啟動電阻損耗。
　　目前有兩類主要的待機節(jié)能工作方式：間歇式(skip cycle or burst mode)和降頻式(frequency reduction)。
　　降頻式通過檢測輸出功率來控制開關頻率。當控制器檢測到輸出功率小于設定的臨界值以后，開關頻率隨輸出功率線形下降以減小開關損耗，因此輕載或無載時可以降低待機功耗。由于
　　因此在一定的電壓下降低開關頻率可能會導致磁芯飽和的問題，這是降頻技術的局限性。
　　間歇式的基本思想是當輸出功率小于設定的臨界值以后，控制器根據(jù)輸出功率的大小間歇式地停止輸出驅動信號但保持開關頻率不變，這樣可以很大程度上地降低待機功耗。待機功耗的降低程度取決于間歇時間的長短。如圖2所示意，其中P1>P2>P3。ON Semi的NCP120x和BCD Semi的AP384xG都是典型的間歇式PWM控制器。采用這種技術可以完全避免輕載情況下的磁芯飽和的問題。

圖2，間歇式待機控制示意圖

　　綠色電源控制器
　　AP384xG是BCD Semi公司生產(chǎn)的與工業(yè)標準PWM控制器384x完全兼容并具有間歇式待機功能的“綠色電源”控制器。圖3 a, b給出了其內部電路框圖和管腳排列圖。

圖3，AP384xG內部框圖

　　從內部電路框圖可以看出，AP384xG與標準PWM控制器384x相比最明顯的差別在于其內部增加了一個可控電流源，通過電流源充電提高Pin CS的比較電平來實現(xiàn)輕載情況下的間歇式工作模式以降低待機功耗。為進一步降低待機功耗、提高電源效率，AP384xG還特別設計了低啟動電流電路。啟動電流從典型的200uA降低至40uA，大大的降低了啟動電阻上的損耗。同時AP384xG還增設了“脈沖前沿消除技術”，即所謂的L.E.B.功能，可以避免功率MOSFET導通瞬間由于寄生電容放電產(chǎn)生的尖脈沖對電流取樣信號的干擾。
　　表2給出了AP384xG與標準PWM控制器AZ384xA的詳細區(qū)別?？梢钥闯觯酒陨砉ぷ麟娏鞯臏p少也可以降低待機功耗。

表2. AP384xG 與 AZ384xA 的主要區(qū)別

　　此外，AP384xG可以提供峰值達1A驅動電流，保證快速開通和關斷功率MOSFET以滿足高頻、大功率的應用。這是許多同類“綠色電源”控制芯片所無法達到的。
　　由于設計者在兼容性上的特別考量，AP384xG具備了與標準PWM控制器384x完全兼容的特性，提供所謂“Plug-and-Play”的“綠色電源”解決方案。使用者在不需要修改其原有設計的情況下，用AP3842/3/4/5G去替換3842/3/4/5并只要調整極少數(shù)的電阻、電容參數(shù)，就可以使其原有設計的電源順利通過“綠色電源”的節(jié)能認證。

圖4，典型DVD電源線路圖

　　圖4給出的是一典型DVD電源線路圖。圖中指出了采用AP3842G替換 原有器件后僅需要更換的元器件，分別是啟動電阻R3、輔助線圈供電電阻R6、假負載R28和管腳 CS取樣電阻R10。表4給出了更換前后元器件的對照表。

表4，更換前后元器件的對照表


圖5，DVD電源替換前后電源效率對比曲線

　　圖5給出的是DVD電源替換AP3842G前后電源效率對比曲線，圖a 是替換前采用參考比對芯片系統(tǒng)輸入電壓分別為85V、220V、265V時電源效率與輸出電流的關系曲線，圖b是采用AP3842G以后的電源效率曲線?？梢姡鎿Q前后電源系統(tǒng)的滿載效率提高了近10％。

圖6，DVD電源的待機功耗與輸入電壓的關系曲線

　　圖6是替換前后DVD電源的待機功耗與輸入電壓的關系曲線。可以看出，采用參考比對芯片時DVD電源的待機功耗在整個寬輸入電壓內有很大的變化，從1.25W升至3.25W。替換為AP3842G后DVD電源的待機功耗在整個寬輸入電壓內幾乎都維持在0.5W左右，節(jié)能效果非常明顯。

圖7，替換前后待機狀態(tài)下功率MOSFET的柵極驅動電壓波形

　　圖7是替換前后待機狀態(tài)下功率MOSFET的柵極驅動電壓波形。可以看出待機狀態(tài)下AP3842G控制的電源進入了間歇式工作模式。