如何降低外置电源的能量消耗

节能设计正在席卷整个电子行业。电子设备的广泛使用对电网的压力越来越大，因此节能就显得非常有必要了。

政府机构和公用事业公司提出了一系列的法规和措施，来鼓励工程师开发效率更高的产品，尤其是在使用外置电源的时候。要满足这些法规，半导体公司将发挥关键作用，它们不断推出可降低待机功耗、提高效率的产品来达到法规的要求。

使用外置电源的产品非常广泛，如笔记本电脑、打印机、调制解调器、电池充电器等。虽然这些产品的单个功耗不大，但其数量巨大、使用频繁，效 率每提高一个百分点所节约的能源也是非常可观的。据美国环境保护署的能源之星计划估算，提高这些产品的电源效率每年可节能3200万千瓦时。

能源之星计划始于20世纪90年代，其目的是通过提高消费类电子产品在关闭或待机时的效率来节能。该计划在2001年进行了扩展，提出了1W议案，要求一些家电和消费类电子产品在接到交流市电并待机时的功耗小于1W。

要达到能源之星的标准，一个产品必须满足在"开启"或工作模式，以及"关闭"或无负载(电源已经接到交流市电，但未连接设备)两种状态下的效率标准。这些标准请参见表1和表2。

表1公式中的Ln指的是自然对数。能源之星对外置电源的测试方法会在工作模式测量在输出标称电流的100%、75%、50%、25%时的效率，然后计算四种状态下的测试平均值，在此基础上，再利用表1的公式确定最小的平均效率。

现在已经有一些具有成本效益的成熟方案可满足上述要求。仅仅在几年前，笨重的60Hz变压器、线性稳压器还被认为是容易设计且性价比高的方 案。然而，这种设计不能满足新的标准。大多数外置电源都采用了开关模式来提高效率。出于对外置电源模块功率级别的考虑，人们通常选用反激式转换器这种拓 扑，这种拓朴可以使用集成的功率开关，如Fairchild Power Switch(FPS)，见图1。

图1 普通的反激式转换器可以使用集成开关

高电压FET与控制器封装在一起，从而减少了器件数量、成本和电路板面积。使用固定频率反激式转换器，可以将使用60Hz变压器的外置电源的效率，从45%～59%提高到75%～85%，而且还有进一步提高效率的办法。

例如，采用准谐振技术可以减少主开关FET中的开关损耗，可以将效率提高最多5%，为更好地理解这一点，可以回顾一下硬开关转换器的工作过程，参见图2。

图2 硬开关转换器的MOSFET波形

来源：电子发烧友