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??? 隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的不斷增強,，計算機、照明,、消費電子、電源適配器和家電等領(lǐng)域越來越多地出現(xiàn)了更嚴苛能效法規(guī)的限制,。以在全球擁有廣泛影響力的美國“能源之星”項目為例,，新的1.0版固態(tài)照明(SSL)規(guī)范已從2008年10月1日開始實施，2.0版適配器/外部電源規(guī)范和3.0版電視規(guī)范也于同年11月1日開始實施,，而2.0版的機頂盒(STB)規(guī)范也于2009年1月1日生效,。

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??? 這些能效規(guī)范在工作能效、待機能耗及功率因數(shù)方面提出了比此前版本更高的要求,。如2.0版適配器規(guī)范的工作能效(以大于49 W輸出功率為例)要求是不低于87%,，而此前的1.1版要求為不低于84%。另外,，3.0版電視機規(guī)范的待機能耗要求為不超過1 W,，后續(xù)規(guī)范則可能進一步降低不超過0.3 W甚至是0.1 W。

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??? 這些更趨嚴格的能效規(guī)范為電源設(shè)計人員帶來了更棘手的節(jié)能挑戰(zhàn),。安森美半導體身為全球領(lǐng)先的高性能,、高能效硅方案供應商，在以高效節(jié)能技術(shù)應對更嚴格電源能效規(guī)范方面擁有獨特的優(yōu)勢,，提供高能效的整體電源方案,，可幫助設(shè)計人員同時實現(xiàn)降低電源待機能耗、提升工作能效及應用功率因數(shù)校正(PFC),。

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優(yōu)化PFC控制模式,，結(jié)合PFC與主轉(zhuǎn)換器

??? 包括計算機電源、外部適配器在內(nèi)的許多應用的能效規(guī)范都包含功率因數(shù)要求,，如功率大于75 W的個人計算機,、電視和顯示器強制要求應用PFC。安森美半導體整體方案的一個重要組成部分,，就在功率因數(shù)校正方面致力于將PFC與主轉(zhuǎn)換器結(jié)合,，并優(yōu)化指定應用和功率電平的PFC控制模式。

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??? 而根據(jù)電流特性的不同,，常見的PFC工作模式有非連續(xù)導電模式(DCM),、臨界導電模式(CrM),、連續(xù)導電模式(CCM)以及頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM)等,，其特征也各不相同。

表1：針對不同輸出功率等級及應用的安森美半導體PFC控制器,。

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??? 安森美半導體提供豐富PFC控制器選擇,，如NCP1601/5/6/7/8、NCP1631,、NCP1650/1/2/3/4等,，涵蓋上述不同工作模式,，優(yōu)化用于不同功率的應用，見表1,。如NCP1606/7/8采用CrM工作模式,，適合于功率通常低于300 W的中等功率應用，如電子鎮(zhèn)流器,、液晶電視,、等離子電視、臺式計算機和交流適配器等,。最新推出的NCP1654均工作在CCM模式,，適用于功率大于200 W以上的場合。NCP1654的前身NCP1653推出幾年來已經(jīng)獲得了極大的成功,，廣泛應用于臺式計算機,，開放式電源等領(lǐng)域。特別是在液晶電視和等離子電視中更是占據(jù)了絕大多數(shù)的市場份額,。

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??? 與此同時,，安森美半導體還開發(fā)了較新的PFC架構(gòu)，如將PFC段與脈寬調(diào)制(PWM)主轉(zhuǎn)換器段結(jié)合在一起,，推出單段式的PFC控制器,。實際上，NCP1651及NCP1652就是這種架構(gòu)的典型產(chǎn)品,。這種單段式PFC減少控制IC,、電感和MOSFET的使用數(shù)量，幫助提升能效及顯著降低成本,。NCP1652單級PFC采用反激式拓撲結(jié)構(gòu),，既可以工作在CCM，也可以工作在DCM,，結(jié)構(gòu)簡單且成本優(yōu)勢明顯,，特別適合于25 W至150 W功率范圍的應用，包括大電流電池充電器,、分布式電源系統(tǒng)前端和大功率固態(tài)照明(SSL) 等,。采用CCM工作模式時，NCP1652幫助提供極優(yōu)的功率因數(shù),，同時限制峰值初級電流,。

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??? 安森美半導體還積極開發(fā)交錯式PFC等新穎的PFC控制技術(shù)及FCCrM工作模式的單芯片交錯式PFC控制器——NCP1631。這種交錯式PFC更易于設(shè)計,，便于采用模塊化的方案,，并簡化電磁干擾(EMI)濾波，特別是采用兩個較小PFC 的設(shè)計能夠支持厚度低至10 mm的超薄型液晶電視設(shè)計，在完整功率范圍下提供極優(yōu)能效,，見圖1,。

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圖1：基于NCP1631單芯片交錯式控制器的300 W PFC電路板能效測試結(jié)果。

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采用更好器件及拓撲結(jié)構(gòu),，提升電源工作能效

??? 除了PFC方面的努力,，安森美半導體還在開關(guān)控制器方面采用頻率反走、同步整流,，以及軟開關(guān)(包括準諧振,、完全諧振、有源鉗位(反激或正激))等拓撲結(jié)構(gòu),，同時采用好的場效應管(FET)和二極管,，以提升電源方案工作效率。

表2：NCP1379/80控制器提供高工作能效及低輕載和待機能耗,。

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??? 其中,，就交流-直流(AC-DC)離線式開關(guān)電源控制器而言，安森美半導體提供帶高壓啟動電路及不帶高壓啟動電路的多種選擇,，如NCP1237/8,、NCP1287/8、NCP1379,、NCP1380,、NCP1252、NCP1351,、NCP1395/6/7等,。以NCP1379/80為例，這兩款器件是高性能的準諧振(QR)控制器,，帶谷底鎖定功能,，支持谷底轉(zhuǎn)換，在寬范圍條件下提供優(yōu)異的工作能效(見表2a),，并大幅降低噪聲,，適合用于筆記本、LCD顯示器和游戲機的交流-直流適配器,，平板電視的輔助電源,，以及DVD和機頂盒等消費類應用。

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??? 而除了主開關(guān)控制器,，安森美半導體規(guī)劃推出一系列新的高壓功率MOSFET完善電源解決方案,，如NDFxxN60Z等。這些MOSFET采用的先進封裝技術(shù),，包括2009年內(nèi)推出的DPAK表面貼裝(SMT)封裝和TO220FP,、TO-220穿孔封裝,，以及在2010年推出D2PAK,、SOT-223等表面貼裝封裝,，及I2PAK、TO-30,、IPAK及TO-92等穿孔型封裝,。此外，安森美半導體還擁有豐富的整流器產(chǎn)品,，產(chǎn)品除了涵蓋適配器,、ATX電源、液晶電視電源等電源市場,，還包括動力系統(tǒng),、安全及控制、舒適及便利,、車身電子等汽車市場,。

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新的綠色節(jié)能技術(shù)研究

??? 安森美半導體身為全球領(lǐng)先的高性能、高能效硅方案供應商,，除了以現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)幫助客戶構(gòu)建高能效的整體電源方案,，還持續(xù)推動新的綠色節(jié)能技術(shù)研究，幫助后續(xù)能效規(guī)范的更高要求及客戶的更高期望,。

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??? 例如,，在提升PFC能效方面，除了交錯式PFC等新穎技術(shù),，安森美半導體還對無橋PFC方案進行了研究,。這種PFC架構(gòu)旨在去掉二極管整流橋，減少整流過程中的功率損耗,，大幅提升PFC能效,。安森美半導體基于這種架構(gòu)開發(fā)了800 W PFC 段的原型。這原型采用NCP1653 PFC 控制器及MC33152? MOSFET 驅(qū)動器,。經(jīng)測試,，這原型在90 Vrms、滿載,、無風扇(機箱打開,，室溫)條件下的能效達94%，而在100 Vrms 時達95%,。在20%負載時能效更接近或超過96%,。這種無橋PFC 架構(gòu)將是適合大功率應用的一種極高能效的解決方案。

圖2：用于提升PWM能效的新的交錯式LLC拓撲結(jié)構(gòu)示意圖,。

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??? 其次,，在提升主轉(zhuǎn)換器的PWM能效方面，安森美半導體除了繼續(xù)開發(fā)有源鉗位正激(ACF)、半橋諧振(LLC)等軟開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu),，還在開發(fā)新的交錯式LLC(ILLC)拓撲結(jié)構(gòu),，用于更大功率的應用。在需要輸出大電流(如大于15 A)和/或低厚度設(shè)計時,，ILLC可用于提供極高能效,，且大幅減小次級電容紋波電流。能夠基于NCP1395/6控制器,，增加除法邏輯及2個半橋驅(qū)動器NCP5106,，構(gòu)建ILLC控制單元。評估板測試結(jié)果顯示,，這種拓撲結(jié)構(gòu)在相位2輕載關(guān)閉時,，能夠保持高于95%的極高能效。安森美半導體還積極開發(fā)新型次級同步整流技術(shù),，如NCP4303A/B通用同步整流控制器具有外部可調(diào)節(jié)最短導通及關(guān)閉時間等特性,，優(yōu)化使用開關(guān)周期，提供高能效,。

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高能效參考設(shè)計加快“綠色”電源上市

??? 安森美半導體為了幫助客戶縮短開發(fā)周期并加快產(chǎn)品上市,，還推出多種GreenPoint?電源參考設(shè)計，如極高能效的255 W計算機ATX電源參考設(shè)計,、220 W高壓LIPS液晶電視電源參考設(shè)計等,。這些公開參考設(shè)計中提供的文檔包括功能框圖和全部示意圖、物料單(BOM),、電路板布線圖,、設(shè)計描述、性能測試結(jié)果,，以及源自第三方測試的性能驗證,。

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總結(jié)

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