本文簡(jiǎn)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(wú)負(fù)載功耗，這個(gè)家族具有精確的電壓和電流調(diào)節(jié)功能，而且在無(wú)負(fù)載條件下可以使整個(gè)系統(tǒng)在無(wú)負(fù)載條件下將總功耗降到近100mW。
　　TSM101x家族產(chǎn)品集成了一個(gè)電壓基準(zhǔn)器件和兩個(gè)運(yùn)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(zhǔn)器件和一個(gè)運(yùn)算放大器的集成使之成為理想的電壓控制器。另外一個(gè)運(yùn)算放大器再與這個(gè)集成的電壓基準(zhǔn)器件和幾個(gè)外部電阻器配合，可以起到一個(gè)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(gè)典型的充電器和適配器系統(tǒng)內(nèi)，不同的因素都會(huì)在無(wú)負(fù)載條件下提高總功耗。但是，從廣度上說(shuō)，總功耗可以分成二次側(cè)產(chǎn)生的功耗(P_out)和一次側(cè)產(chǎn)生的功耗(P_in)。
　　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(biāo)準(zhǔn)器件是一個(gè)集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器的單片集成電路。在這兩個(gè)運(yùn)算放大器中，一個(gè)是獨(dú)立的器件，而另一個(gè)的非

逆變輸入與一個(gè)2.5V固定電壓基準(zhǔn)電路相連。ST的TSM103W是這種二次側(cè)器件的一個(gè)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(gè)外電源，以極化并將基準(zhǔn)電壓固定在2.5V (Vref = 2.5V)。

　　如果我們假定V_out連接一個(gè)沒電的電池，我們將會(huì)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(fù)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(dá)到最小值。這種逐漸充電的方法確保電流得到限制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流。此后，電壓開始上升（同時(shí)電流保持恒定），直到恒定的電壓值為止。
　　在一個(gè)典型的適配器應(yīng)用中，最大輸出電壓20V（無(wú)負(fù)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V_{out_min} = 5V, V_{cc_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V_{out_min} = 5V，我們必須將基準(zhǔn)電阻固定在Rref = 2.5k健
既然我們固定了基準(zhǔn)電阻Rref，我們就應(yīng)該考慮V_out_max = 20V的無(wú)負(fù)載條件。根據(jù)下面的公式：
　　二次側(cè)的總功耗通過(guò)下面的公式計(jì)算：P_out = V_out    V_tot
　　其中I_tot = I_cc + I_ref + I_opto
　　而且，驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦合器所需的電流I_opto 通常為1.5mA。
　　這說(shuō)明對(duì)于一個(gè)V_out = 20V, I_ref = 7mA, I_cc = 1.5mA，I_opto = 1.5mA的無(wú)負(fù)載典型系統(tǒng)，二次側(cè)功耗(P_out)等于：
　　P_out = (V_out     V_tot) = (V_tot   (I_ref  + I_cc + I_opto)) = (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(gè)典型適配器應(yīng)用的一次側(cè)，一個(gè)開關(guān)電源的一次側(cè)由若干個(gè)功能塊（例如：功率因數(shù)校正和脈寬調(diào)制）構(gòu)成，每個(gè)集成塊都會(huì)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(wú)負(fù)載條件下通常假定為80mW左右（因?yàn)槌潆娖骱瓦m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(shuō)，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(jì)算中，在無(wú)負(fù)載條件下，如果我們?cè)诙蝹?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(dòng)脈寬調(diào)制控制器。
　　這個(gè)關(guān)系式表明，如果在二次側(cè)降低無(wú)負(fù)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(dāng)一個(gè)人設(shè)計(jì)充電器或適配器應(yīng)用時(shí)，這個(gè)應(yīng)用的無(wú)負(fù)載功耗目標(biāo)就已經(jīng)確定了。具體目標(biāo)可能是500mW或300mW，但是，直到今天，無(wú)負(fù)載總功耗達(dá)到100mW似乎仍然是可望而不可及。
　　在本節(jié)我們將看到三個(gè)實(shí)例系統(tǒng)：
　　(a)  一個(gè)典型的二次配置，如圖1所示；這個(gè)系統(tǒng)采用一個(gè)通用二次集成電路，如ST的TSM103。
　　(b)  一個(gè)先進(jìn)的二次側(cè)電路圖（見圖3），這個(gè)結(jié)構(gòu)采用一個(gè)集成電路，如ST內(nèi)置自極化電壓基準(zhǔn)器件的TSM1011。這個(gè)自極化電壓基準(zhǔn)器件的集成取代了電阻器Rref,，從而消除了基準(zhǔn)電流I_ref。
　　(c)  一個(gè)先進(jìn)的二次側(cè)電路圖（見圖3），這個(gè)結(jié)構(gòu)采用一個(gè)極其先進(jìn)的集成電路  ST的 TSM1012，在無(wú)負(fù)載條件下，這個(gè)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(jìn)的二次側(cè)結(jié)構(gòu)（圖3）外，現(xiàn)在市場(chǎng)上還有三種只需0.5mA的光耦合器。我們將會(huì)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(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)：
 從上表對(duì)比中我們不難看出，采用一個(gè)小功耗光耦合器配合TSM1012的系統(tǒng)，與一個(gè)典型的恒壓恒流二次側(cè)對(duì)比，前者的功耗經(jīng)濟(jì)性接近80%。最重要的是，采用這個(gè)先進(jìn)的系統(tǒng)，無(wú)負(fù)載功耗能夠降低到近100mW。
 

　　不過(guò)，我還看出僅提高光耦合器的性能，而繼續(xù)沿用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)二次側(cè)器件 (如TSM103) 并沒有大幅度改進(jìn)總功耗。