在低功耗水平下，反激式拓撲可能是離線設(shè)計的選擇。它是成本的隔離拓撲之一，因為它使用的組件數(shù)量非常少。過去，通常使用光耦合器來調(diào)節(jié)次級側(cè)輸出，但現(xiàn)代準(zhǔn)諧振 （QR） 反激式控制器提供初級側(cè)調(diào)節(jié)，使設(shè)計人員能夠完全繞過光耦合器。

初級側(cè)調(diào)節(jié)通過偏置繞組使用磁反饋來閉合反饋回路。這使其成為成本效益的隔離式離線拓撲之一，因為連接到偏置繞組的簡單電阻分壓器就足以調(diào)節(jié)輸出電壓。本文重點介紹如何實現(xiàn)初級側(cè)穩(wěn)壓 QR 反激式的低待機功耗。

初級側(cè)穩(wěn)壓反激式

圖 1：初級側(cè)穩(wěn)壓反激式

圖 1 顯示了德州儀器 （TI） 的 PS QR 反激式控制器 （UCC28710） 的原理圖。準(zhǔn)諧振作使用由電路寄生效應(yīng)和初級電感引起的諧振振鈴來降低開關(guān)損耗（參見圖 2：開關(guān)節(jié)點電壓）。

在變壓器的鐵芯完全消磁后（次級側(cè)電流已降至零），由初級電感和寄生開關(guān)節(jié)點電容中存儲的能量引起諧振振鈴?？刂破鳈z測諧振振鈴的谷值并打開 MOSFET。開關(guān)頻率會發(fā)生變化，以便開關(guān)事件發(fā)生在谷值中。谷值處較低的開關(guān)節(jié)點電壓降低了開關(guān)損耗。


圖 2：開關(guān)節(jié)點電壓（初級 MOSFET 的漏源電壓）

待機電源的組成部分

總待機功率由兩個主要部分組成。

能量，每個開關(guān)周期都從輸入中獲取。

啟動電路的丟失。

輸入橋式整流器和大容量電容器的漏損也會對總損耗產(chǎn)生影響，但它們非常?。词馆斎腚妷簽?230VAC，通常也低于 1mW），并且只能考慮實現(xiàn)零待機功率。

寄生開關(guān)節(jié)點電容和緩沖網(wǎng)絡(luò)也增加了待機功率的額外損耗。

循環(huán)能量

控制器在每個開關(guān)周期從輸入中獲取的能量，稱為周期能量。盡可能低的循環(huán)能量的兩個限制因素是可控導(dǎo)通時間 ton_min和開關(guān)頻率 fsw_min.ton_min不受 Designer 的影響。這個時間主要由前沿消隱時間決定，并在數(shù)據(jù)表中給出。相反，fsw_min可由設(shè)計師選擇。通常，控制器的可能開關(guān)頻率或所需的瞬態(tài)響應(yīng)定義了 fsw_min.遺憾的是，在低待機功率和快速瞬態(tài)響應(yīng)之間存在權(quán)衡。f 越低sw_min，則待機功率越低，但這會對瞬態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生負面影響。

為什么會這樣呢？初級側(cè)穩(wěn)壓器不會持續(xù)監(jiān)控輸出電壓。控制器在每個開關(guān)周期僅對輔助電壓進行采樣，以控制輸出電壓。在其余時間段內(nèi)，控制器是盲目的。檢測負載瞬態(tài)可能需要長達一段時間，這意味著瞬態(tài)響應(yīng)在較長的周期時間內(nèi)更差，在較低的開關(guān)頻率下也更差。

啟動電路

有一種電阻啟動方法，這會導(dǎo)致待機功率大幅增加，因為啟動電阻器連接到非常高的大電壓 VBLK，允許功率在電阻器中耗散。對于低待機功耗應(yīng)用，必須使用主動啟動方法，因為控制器UCC28710（參見圖 1）。原理很簡單，通常一個 On 器件，通常是耗盡型 FET，取代啟動電阻。一旦輸出電壓上升，控制器就可以關(guān)閉啟動 FET。這大大降低了啟動電路中的損耗。

TVS 緩沖器網(wǎng)絡(luò)

對于低待機功率應(yīng)用，使用 TVS 緩沖器而不是 RCD（電阻器、電容器、二極管）緩沖器。雖然 TVS 緩沖器更昂貴，但它實現(xiàn)了更高的效率，因為在 TVS 陰極電壓達到 Vin+Vclamp 之前，功率不會耗散。

選擇正確的二極管也非常重要 - 如果 TVS 緩沖器用于谷底開關(guān)拓撲，則超快速二極管非常重要。在某些低功耗應(yīng)用中，可以放棄 snubber 網(wǎng)絡(luò)。這將進一步降低待機功率。

寄生開關(guān)節(jié)點電容

寄生開關(guān)節(jié)點電容 C錫也會對待機功率產(chǎn)生影響。C錫是 MOSFET 的寄生電容之和 （C開源軟件）、變壓器、緩沖二極管、輸出二極管和布局。主導(dǎo)部分是 MOSFET 輸出電容 C開源軟件.每個開關(guān)周期都會產(chǎn)生能量 EIN_?（EIN_PAR= C錫*V散裝2） 存儲在 C 語言中錫.該能量的一部分耗散在開關(guān)和緩沖器中。剩余的能量被輸送到輔助和輔助輸出。降低 CSN 有助于實現(xiàn)非常低的待機功耗。

負載要求

如果循環(huán)能量沒有被吸收，則輸出電壓會失去調(diào)節(jié)，如果輸出無負載，則輸出電壓會增加。通過在輸出上施加負載（通常以電阻器的形式）來防止這種情況。事實上，更大的預(yù)負載會改善瞬態(tài)響應(yīng)，但會增加待機功率。如果次級側(cè)部件承受較高的輸出電壓，則可以使用非常低的負載，從而降低待機功率。

零待機功率

實現(xiàn)零待機功耗非常困難。在整個輸入電壓范圍內(nèi)，沒有有源負載的損耗必須小于 5mW。必須大幅降低開關(guān)頻率才能達到這種低功耗水平。遺憾的是，降低開關(guān)頻率需要做出很大的權(quán)衡。瞬態(tài)響應(yīng)變得非常糟糕，因為控制器可能需要長達一段時間才能檢測到輸出電壓下降。Texas Instruments 找到了解決這個問題的方法。

有一個零待機功率芯片組，由一個初級側(cè)穩(wěn)壓反激式控制器 （UCC28730） 和一個喚醒控制器 （UCC24650） 組成。UCC28730在無輸出負載條件下以僅 32Hz 的極低開關(guān)頻率運行。UCC24650監(jiān)控輸出電壓 V外不斷。如果 V外由于負載階躍而下降 3% 以上，喚醒控制器通過變壓器（跨越隔離柵）向初級側(cè)發(fā)送喚醒信號。不需要額外的隔離組件。初級側(cè)控制器 （UCC28730） 檢測喚醒信號，并通過提供三個轉(zhuǎn)換模式脈沖立即提高開關(guān)頻率。這種方法可實現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)和極低的待機功耗。

它需要一些努力才能實現(xiàn)非常低的待機功率。許多組件構(gòu)成了終結(jié)果 - 從有源啟動電路和小開關(guān)節(jié)點電容到低開關(guān)頻率。幸運的是，初級側(cè)控制拓撲不必處理光耦合器和外部誤差放大器的損耗。然而，即使對于初級側(cè)穩(wěn)壓控制器，實現(xiàn)零待機功率也很困難。對于大功率 AC/DC 電源，需要一種智能方法（如喚醒控制器）將待機損耗限制在 5mW 以下，從而限度地減少能源和財務(wù)浪費，例如當(dāng)手機充電器整天插著電源時。