??摘要 ? ??所有便攜式電子設備，例如手機、收音機、數碼相機及手提電腦等都需要依賴電池來維持電力，為了維持這些電子設備持續工作，必須反復地經由市電通過充電器來對電量耗盡的電池進行充電。而這樣大家習以為常的電池充電過程卻在無形中帶來能源耗損，所以需要創新的技術來降低無謂的能量消耗。特別是在待機的時候可以達到節能法規的要求，例如美國加州能源委員會（California Energy Commission， CEC）節能規范，以及能源之星（Energy Star）標識計劃等，因此本篇文章將會探討一個新型極低待機功耗的電源控制IC。 ??飛兆半導體新推出的FAN302HL驅動控制IC，在手機充電器的應用中可達到低于10mW的待機能源消耗，并且結合多項領先技術來提升低功率反激式轉換器的性能，如：內建高壓激活電路、待機時的低工作電壓與工作電流，采用次級端反饋控制方法調節固定輸出電壓，初級端反饋控制方法調節固定輸出電流。FAN302HL將會成為在待機時的極低功耗電源控制最好選擇。 ? ??簡介 ? ??油價飛漲，原物料價格屢創新高，全球能源管里瀕臨崩潰邊緣，“節約能源”再次成為最熱門的議題。而在環保的觀念持續強化下，現代人對于日常節約能源的觀念越來越健全，但節約能源除了把不用的電器關閉或是采取定時開關方式節約能源外，其實這些電子裝置本身因電源的限制。平日開啟運作及待機的電源功耗日益增多，使得能源的應用效率低下，有效的電源管理，才能讓“節能”的效益更加立竿見影。電源管理方面最重要的趨勢，就是使待機功耗降至最低。一般可能認為，與工作時電源的耗電量比起來，電子設備待機時所消耗的電量是微乎其微。其實這與事實相去甚遠，所以美國加州能源委員會（California Energy Commission， CEC）節能規范，以及能源之星（Energy Star）標識計劃等，在所有電源的規劃當中，對于“待機功耗”的規范極為重視。因此在國際能源總署（IEA）的推動和倡導下提出“1瓦計劃”的能源規劃，目標是到2010時將大部份電器產品的待機功耗降到1瓦，而美國也在2007年12月頒布了“2007美國能源獨立與安全法案”，為消費類電器設備制定了第一個強制性的聯邦能源標準。 ??其中令人注目的是在2008年11月世界主要手機供貨商公布的新手機充電器的待機規范，明確定義出不同的待機功耗有不同的標識星級，如圖1所示為新手機充電器的待機功耗標準，其中最高五顆星的待機功耗必須降低至30mW以下，因此，要如何使電源轉換器達到更低的待機功耗，將會是電源設計工程師未來所需要迎接的挑戰。 ? ?? ? ??FAN302HL待機功耗來源分析與低待機功耗解決方案 ? ??如何使FAN302HL的待機功耗降低到30mW以下，甚至達到更低10mW，以下會有詳細的分析介紹。首先可以先以基本常用的反激式轉換器的電源架構來做分析，如圖2所示。 ? ?? ??圖2：典型的反激式轉換器電路 ?? ??圖3：待機功耗各部份的分析示意圖 ? ??從圖3可看出待機功耗的分布，對一個反激式轉換器而言，主要的待機功耗包括了開關功耗（switching loss）和傳導功耗（conduction loss）以及PWM控制電路所造成的功耗。表1、表2、表3、表4分別對這些主要功耗，列出估算公式與改善對策。 ? ?? ?? ?? ?? ?? ? ??1、控制電路損失（15%）：由表1與等式（1）中可知，在待機時為了使PWM IC維持正常的工作，在輔助線路設計上必須確認能夠提供足夠的電壓供應（VDD），由于FAN302HL的最低工作電壓（VDD_OFF）為5V，所以通常設計在7V附近最為理想。而在PWM IC工作電流方面，FAN302HL擁有多段的電流工作控制，如圖4所示，當工作在脈沖模式（Burst mode）時，會以極低的工作電流，來降低FAN302HL的待機功耗。 ? ?? ? ??2、初級端組件損失：由表2中可知，初級端組件損失主要是由激活電阻損失、緩沖器損失與功率晶體管（Power MOSFET） 損失的總和。 ??激活電阻損失（1%）：為了使PWM IC在正常工作前能獲得電源電壓，通常會設置有激活電路，如圖5，所示，但PWM IC從輔助繞組獲得電源供應之后，激活電路便失去作用，但此時激活電阻上的跨壓仍然會持續造成功耗，等式（2）所示，FAN302HL內建高壓激活電路（HV）代替傳統激活電路的設置，可減少激活電阻造成的功耗并可加速開機時間與高壓的激活能力。 ? ?? ? ??緩沖器損失（13%）：