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

初級側調節(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節(jié)輸出電壓。本文重點介紹如何實現初級側穩(wěn)壓 QR 反激式的低待機功耗。

初級側穩(wěn)壓反激式

圖 1：初級側穩(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。準諧振作使用由電路寄生效應和初級電感引起的諧振振鈴來降低開關損耗（參見圖 2：開關節(jié)點電壓）。

在變壓器的鐵芯完全消磁后（次級側電流已降至零），由初級電感和寄生開關節(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。開關頻率會發(fā)生變化，以便開關事件發(fā)生在谷值中。谷值處較低的開關節(jié)點電壓降低了開關損耗。


圖 2：開關節(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生影響，但它們非常小（即使輸入電壓為 230VAC，通常也低于 1mW），并且只能考慮實現零待機功率。

寄生開關節(jié)點電容和緩沖網絡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通時間 ton_min和開關頻率 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，并在數據表中給出。相反，fsw_min可由設計師選擇。通常，控制器的可能開關頻率或所需的瞬態(tài)響應定義了 fsw_min.遺憾的是，在低待機功率和快速瞬態(tài)響應之間存在權衡。f 越低sw_min，則待機功率越低，但這會對瞬態(tài)響應產生負面影響。

為什么會這樣呢？初級側穩(wěn)壓器不會持續(xù)監(jiān)控輸出電壓?？刂破髟诿總€開關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，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)響應在較長的周期時間內更差，在較低的開關頻率下也更差。

啟動電路

有一種電阻啟動方法，這會導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，控制器就可以關閉啟動 FET。這大大降低了啟動電路中的損耗。

TVS 緩沖器網絡

對于低待機功率應用，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拓撲，則超快速二極管非常重要。在某些低功耗應用中，可以放棄 snubber 網絡。這將進一步降低待機功率。

寄生開關節(jié)點電容

寄生開關節(jié)點電容 C錫也會對待機功率產生影響。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。主導部分是 MOSFET 輸出電容 C開源軟件.每個開關周期都會產生能量 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，更大的預負載會改善瞬態(tài)響應，但會增加待機功率。如果次級側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

實現零待機功耗非常困難。在整個輸入電壓范圍內，沒有有源負載的損耗必須小于 5mW。必須大幅降低開關頻率才能達到這種低功耗水平。遺憾的是，降低開關頻率需要做出很大的權衡。瞬態(tài)響應變得非常糟糕，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）向初級側發(fā)送喚醒信號。不需要額外的隔離組件。初級側控制器 （UCC28730） 檢測喚醒信號，并通過提供三個轉換模式脈沖立即提高開關頻率。這種方法可實現快速瞬態(tài)響應和極低的待機功耗。

它需要一些努力才能實現非常低的待機功率。許多組件構成了終結果 - 從有源啟動電路和小開關節(jié)點電容到低開關頻率。幸運的是，初級側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，即使對于初級側穩(wěn)壓控制器，實現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浪費，例如當手機充電器整天插著電源時。