本文簡要介紹如何利用ST的二次側(cè)器件TSM家族降低充電器和電源適配器的無負載功耗，這個家族具有精確的電壓和電流調(diào)節(jié)功能，而且在無負載條件下可以使整個系統(tǒng)在無負載條件下將總功耗降到近100mW。
TSM101x家族產(chǎn)品集成了一個電壓基準器件和兩個運算放大器，是高度集成的需要恒壓（CV）和恒流（CC）模式的開關(guān)電源解決方案。電壓基準器件和一個運算放大器的集成使之成為理想的電壓控制器。另外一個運算放大器再與這個集成的電壓基準器件和幾個外部電阻器配合，可以起到一個限流器的功能。
這些產(chǎn)品用于要求恒壓和輸出限流的充電器以及適配器，可以用于電壓參考精度在0.5%到1%之間的各類應(yīng)用。
在一個典型的充電器和適配器系統(tǒng)內(nèi)，不同的因素都會在無負載條件下提高總功耗。但是，從廣度上說，總功耗可以分成二次側(cè)產(chǎn)生的功耗(Pout)和一次側(cè)產(chǎn)生的功耗(Pin)。
二次側(cè)功耗
本文著重介紹如何降低二次側(cè)功耗，所以，我們從思考開關(guān)電源應(yīng)用二次側(cè)的典型電路圖開始介紹，見下圖1。
恒流-恒壓標準器件是一個集成了兩個運算放大器的單片集成電路。在這兩個運算放大器中，一個是獨立的器件，而另一個的非
逆變輸入與一個2.5V固定電壓基準電路相連。ST的TSM103W是這種二次側(cè)器件的一個典型應(yīng)用。
恒流-恒壓器件通常是并聯(lián)電路，這意味著內(nèi)部電流發(fā)生器需要一個外電源，以極化并將基準電壓固定在2.5V (Vref = 2.5V)。
如果我們假定Vout連接一個沒電的電池，我們將會看到圖2的輸出電壓-電流特性曲線。
從圖2中我們不難看出，負載采用逐漸充電方式，先提高電流，然后再提高電壓，以便壓降達到最小值。這種逐漸充電的方法確保電流得到限制，實現(xiàn)穩(wěn)定的電流。此后，電壓開始上升（同時電流保持恒定），直到恒定的電壓值為止。
在一個典型的適配器應(yīng)用中，最大輸出電壓20V（無負載條件下），最小輸出電壓5V（維持恒流的最小電壓值）。
為了維持Vout_min = 5V, Vcc_min = 5V，給Vref加偏壓所需的最小電流值1mA，這表示：
因此，為了維持Vout_min = 5V，我們必須將基準電阻固定在Rref = 2.5k健
既然我們固定了基準電阻Rref，我們就應(yīng)該考慮Vout_max = 20V的無負載條件。根據(jù)下面的公式：
二次側(cè)的總功耗通過下面的公式計算：Pout = Vout Vtot
其中Itot = Icc + Iref + Iopto
而且，驅(qū)動一個光耦合器所需的電流Iopto 通常為1.5mA。
這說明對于一個Vout = 20V, Iref = 7mA, Icc = 1.5mA，Iopto = 1.5mA的無負載典型系統(tǒng)，二次側(cè)功耗(Pout)等于：
Pout = (Vout Vtot) = (Vtot (Iref + Icc + Iopto)) = (20V (7mA + 1.5mA + 1.5mA)) = (20V 10mA) =200mW
一次側(cè)功耗
現(xiàn)在我們將注意力轉(zhuǎn)向一個典型適配器應(yīng)用的一次側(cè)，一個開關(guān)電源的一次側(cè)由若干個功能塊（例如：功率因數(shù)校正和脈寬調(diào)制）構(gòu)成，每個集成塊都會提高器件的總功耗。但是，因一次側(cè)功能塊引起的總功耗在無負載條件下通常假定為80mW左右（因為充電器和適配器的功率范圍在5W之內(nèi)）。
額定功效 是有關(guān)一次側(cè)總體功耗的關(guān)鍵系數(shù)，最高的額定功效大約50%。這就是說，將1mW的功率傳輸?shù)蕉蝹?cè)，在一次側(cè)需要2mW的功率。
回到我們上面的方程式計算中，在無負載條件下，如果我們在二次側(cè)需要200mW的功率，就必須在一次側(cè)產(chǎn)生400mW的功率，而且還需要80mW的電流驅(qū)動脈寬調(diào)制控制器。
這個關(guān)系式表明，如果在二次側(cè)降低無負載功耗，那么，一次側(cè)將獲得兩倍的好處。
優(yōu)化系統(tǒng)
通常情況下，當一個人設(shè)計充電器或適配器應(yīng)用時，這個應(yīng)用的無負載功耗目標就已經(jīng)確定了。具體目標可能是500mW或300mW，但是，直到今天，無負載總功耗達到100mW似乎仍然是可望而不可及。
在本節(jié)我們將看到三個實例系統(tǒng)：
(a) 一個典型的二次配置，如圖1所示；這個系統(tǒng)采用一個通用二次集成電路，如ST的TSM103。
(b) 一個先進的二次側(cè)電路圖（見圖3），這個結(jié)構(gòu)采用一個集成電路，如ST內(nèi)置自極化電壓基準器件的TSM1011。這個自極化電壓基準器件的集成取代了電阻器Rref,，從而消除了基準電流Iref。
(c) 一個先進的二次側(cè)電路圖（見圖3），這個結(jié)構(gòu)采用一個極其先進的集成電路 ST的 TSM1012，在無負載條件下，這個電路消耗電流僅150礎(chǔ) 。
除考慮典型的二次側(cè)結(jié)構(gòu)（圖1）和先進的二次側(cè)結(jié)構(gòu)（圖3）外，現(xiàn)在市場上還有三種只需0.5mA的光耦合器。我們將會看到，使用這種光耦合器也能將功耗降到很低。
下表列出了上面討論的三個系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)的參數(shù)：
從上表對比中我們不難看出，采用一個小功耗光耦合器配合TSM1012的系統(tǒng)，與一個典型的恒壓恒流二次側(cè)對比，前者的功耗經(jīng)濟性接近80%。最重要的是，采用這個先進的系統(tǒng)，無負載功耗能夠降低到近100mW。
不過，我還看出僅提高光耦合器的性能，而繼續(xù)沿用一個標準二次側(cè)器件 (如TSM103) 并沒有大幅度改進總功耗。