中心議題：

• 能效規範引導高能效電源設計方向
• 實例說明電源設計中改善電路段能效的方法
• 高能效電源產品應用實例預覽

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【class5】：高能效智能電表電源方案
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近年來，隨著能源短缺和全球變暖現象的加劇，環保意識也已成為消費者的共識，他們越來越關注小尺寸、多功能、節jie能neng省sheng電dian等deng問wen題ti。對dui於yu高gao能neng效xiao電dian源yuan而er言yan，既ji要yao充chong分fen利li用yong電dian能neng
，又you要yao盡jin可ke能neng地di減jian少shao不bu必bi要yao的de電dian能neng消xiao耗hao或huo損sun耗hao，這zhe種zhong符fu合he環huan保bao要yao求qiu的de電dian源yuan設she計ji才cai是shi消xiao費fei者zhe樂le於yu接jie受shou的de。

能效規範引導高能效電源設計方向

在(zai)今(jin)天(tian)，各(ge)國(guo)政(zheng)府(fu)也(ye)都(dou)在(zai)大(da)力(li)倡(chang)導(dao)能(neng)源(yuan)的(de)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)，提(ti)出(chu)了(le)各(ge)種(zhong)環(huan)保(bao)指(zhi)令(ling)。在(zai)能(neng)效(xiao)規(gui)範(fan)和(he)環(huan)保(bao)意(yi)識(shi)的(de)推(tui)動(dong)下(xia)

，電(dian)源(yuan)市(shi)場(chang)正(zheng)在(zai)發(fa)生(sheng)巨(ju)大(da)的(de)變(bian)化(hua)。據(ju)最(zui)新(xin)調(tiao)查(zha)指(zhi)出(chu)，最(zui)大(da)的(de)需(xu)求(qiu)來(lai)自(zi)計(ji)算(suan)機(ji)電(dian)源(yuan)，其(qi)次(ci)是(shi)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)、電子鎮流器、適配器電源。隨著計算機
、液晶電視、筆記本電腦市場的持續發展，對於這些產品的高能效電源的需求也在與日俱增。

此外，世界各地的政府機構和行業組織都紛紛製定相應的能耗規範標準，除了“80 PLUS”，業界還對計算機電源提出了更新的節能要求。近幾年，計算產業氣候拯救行動(CSCI)提出了更高的節能要求，也就是計算機電源在20%、50% 和100%負載條件下要達到80%或更高的能效標準和要求。另外，美國於08年推出的“能源之星”電視產品3.0版規範以及“能源之星”外部電源2.0版規範和09年推出的“能源之星” （ENERGY STAR?） 計算機5.0版規範也是旨在提高設備對電能的利用率。能效規範標準的日益普及要求
、所有操作模式的電源轉換具備更高的能效，其中包括降低待機（空載）能耗
、提升電源工作效率、采用功率因數校正（PFC）或減少諧波。

實例說明電源設計中改善電路段能效的方法

在一個電源設計中，能效規範對電路段的挑戰主要體現在PFC能效、主轉換器能效和次級能效幾個方麵。要提高這幾個方麵的能效，就必須改善如圖1所示電路紅色框中的元件性能。以下將介紹改善電路段能效的幾種方法。


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1.改善PFC能效

改善PFC能效的目標是為了實現功率因數校正短的效率達到96%以上。采用無橋PFC（圖2a）可以減少橋損耗，采用交錯式PFC（圖2b）可以滿足較高功率應用的要求，以提升PFC能效。此外，還可以利用IC技術減少開關損耗，並利用更優化的拓撲結構來減少EMI濾波器損耗。
采用安森美半導體的NCP1605高能效待機模式PFC控製器就可以提高PFC輕載能效，進一步降低損耗。該器件采用高壓電流源
，外部設定固定開關頻率，並可工作在DCM/CRM模式；可以在待機條件下軟跳周期（Soft-SkipTM）工作；PFC就緒信號可以進行快速線路/負載瞬態補償
；穀底導通可實現過壓保護和欠壓保護；同時還具備輸入欠壓檢測、平滑啟動的軟啟動
、過流限製和閂鎖功能。
   
2. 改善主轉換器段能效

要提高主轉換器能效可以采用以下幾種方法。一是通過降低導通阻抗（開關損耗較高）和/或減小初級峰值電流和均方根電流來降低初級導通損耗
；二是考慮采用軟開關技術降低開關損耗
；三是通過減少整流器壓降（使用低正向壓降二極管或FET整流器）來降低次級損耗；四是采用更好的磁芯材料來降低磁芯損耗。表1列出了主要軟開關的拓撲結構，可供設計時參考。

表1. 主要軟開關拓撲結
改善次級能效

同步降壓轉換器是提高能效的好方案，采用DC-DC軟開關技術可以進一步提升能效。安森美半導體的NCP4302同步降壓控製器的滿載能效比肖特基二極管高2.5%；而NCP4331後穩壓器則比傳統磁放大器的能效高7%，都可以為次級能效的提升做出貢獻。
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高能效電源產品應用實例預覽：

為了給大家更詳細地、gengxitongdijiangjiegaonengxiaodianyuanshejideshizhineirong
，womenhuizaijiexialaijijiangdeneirongzhongweidajiatigonglejizhongdianxingdegaoxiaodianyuancankaosheji
，baokuomanzugerendiannaodianyuannengxiaoqushiyijitishengyejingdianshinengxiaofangmiandeyaoqiushangdeneirong，haijiangweidajiajiangshutaiyangnengchongdiankongzhiqishejihegaonengxiaozhinengdianbiaodianyuanfangan。

1．筆記本電腦電源適配器設計

伴隨著越來越多的筆記本用戶要求高性能、小尺寸或低重量的筆記本，同時價格適宜。對於電源適配器設計人員而言，就要選擇適合的控製器，用於開發高能效、集成豐富保護特性、尺寸小巧的適配器。從大多數用戶的使用情況來看，筆記本電腦有相當的時間內會處在輕載或待機條件下。與提高 25%、50%、75%或 100%負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)能(neng)效(xiao)相(xiang)比(bi)
，降(jiang)低(di)極(ji)低(di)負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)甚(shen)至(zhi)是(shi)待(dai)機(ji)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)能(neng)耗(hao)及(ji)提(ti)升(sheng)能(neng)效(xiao)更(geng)具(ju)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)電(dian)源(yuan)控(kong)製(zhi)器(qi)具(ju)備(bei)極(ji)佳(jia)的(de)輕(qing)載(zai)或(huo)待(dai)機(ji)能(neng)耗(hao)性(xing)能(neng)。

在第二講的內容我們將會為大家講解采用NCP1250/NCP1251反激控製器製作出符合筆記本電腦電源適配器要求的設計實例。由於NCP1250/1是集成了應用高密度電源適配器所需的關鍵特性，如非耗散型過功率保護、能夠應用過溫保護、小封裝(TSOP6)及 Vcc 引腳過壓保護(OVP)(僅 NCP1251)等。NCP1250/1 zaitigonggaogongzuonengxiaodetongshi
，tongguocaiyongpinlvfanzoujishujitiaozhouqimoshi，zaiqingzaihuodaijimoshixiadenenghaojidi
，congernenggouzaiwanzhengfuzaifanweineitigonggaonengxiao。

2．台式計算機、平板電視的高效能電源控製器方案

計算機、fuwuqijipingbandianshixianglaishinengxiaoguifanjigoudezhongyaomubiao，zhexieshebeibixuzaimanzugaoxingnengdetongshifuhezuixinnengxiaoyaoqiu。zaidisanjiangdeneirongwomenjiangjieshaoyingyongyujisuanjiATX電源及平板電視的高能效、高性能功率因數校正(PFC)及半橋諧振雙電感加單電容(LLC)組合控製器NCP1910的主要特性及電源段的應用設計要點

，幫助工程師更好地采用NCP1910進行相關的電源設計。

3．高能效太陽能充電控製器設計

第四講將為大家介紹一款太陽能電池控製器NCP1294，用來實現太陽能電池板的最大峰值功率點跟蹤（MPPT），以最高能效為蓄電池充電。由於NCP1294 是一款固定頻率電壓模式 PWM 前饋控製器，包含電壓模式運作所需的所有基本功能。作為支持降壓
、升壓、降壓-升壓及反激等不同拓撲結構的充電控製器，NCP1294針對高頻初級端控製操作進行了優化
，具有逐脈衝限流及雙向同步功能，支持功率最高140 W 的太陽能板。這款器件提供的 MPPTgongnengnenggoudingweizuidagonglvdian，bingshishigenjuhuanjingtiaojianlaitiaojie

，shikongzhiqibaochijiejinzuidagonglvdian，congercongtaiyangnengbanxiquzuidadedianliang，tigongzuijiadenengxiao。

4. 高能效智能電表電源方案

從智能電表的組成來看，主要包括通信、電源及電源管理、計量及存儲等功能模塊。就電源及電源管理模塊而言
，第四講的內容將為大家提供包括高壓交流-直流(AC-DC)開關穩壓器
、直流-直流(DC-DC)開關穩壓器/控製器和低壓降(LDO)線性穩壓器等設計方案，以方便讀者根據具體應用選擇適合的方案。這些電源方案具有高能效、低能耗及豐富保護特性等特點，將會成為是智能電表未來的發展趨勢之一。