媒体来稿|是时候重视辅助电源能耗了！

转载自：电子工程世界，2022-02-18

我们往往会忽略这一点。对于插入交流电源的电器来说，即使是看起来断电，但如果不拔下插座，都会继续消耗电能。

 

随着智能家居市场的火热，越来越多家用电器还配备了更多的执行器、电机、大屏幕显示、摄像头等不同类型的负载。各种家电的负载场景切换也越来越频繁，比如冰箱只有在打开门时灯光才亮，只有在内部温度升高后压缩机才开始工作，只有在必须调用时冰箱内部的摄像头才会打开等等。

这些不同因素使得辅助电源需要同时满足各类负载情况下的低功耗设计，尤其是考虑到如今中载和轻载已经占据了家用电器的绝大部分使用场景，对设备的总能耗有着极大影响。实现零待机功耗（按照 IEC 62301第 4.5 条规定，低于 5mW 的待机功率归类为零功耗）成为了家电产品的营销卖点。

 

目前，大多数100W以下的电子设备，都是采用离线反激式开关电路，将电网提供的85V～275V交流电转换为电子设备所需要的直流电压。正常工作状态下，反激式开关电源的损耗主要包括导通损耗和开关损耗，以及控制电路的损耗。待机状态下，由于系统的输出电流接近于零，导通损耗可以忽略，开关损耗和控制电路的损耗成为主要的系统待机功耗。

 

作为电源AC/DC控制器供应商Power Integrations, Inc（PI）来说，一直在围绕如何实现家电“零瓦待机功耗”进行创新，十余年来陆续推出了众多高集成度产品，以解决家电厂商的“痛点”。

近日，PI再接再厉，推出了高度集成的InnoSwitch3-TN系列恒压/恒流离线反激式开关IC。InnoSwitch3-TN IC采用符合安规标准的薄型MinSOP-16A封装，并且内部集成725V初级MOSFET、初次级间隔离的反馈机制、同步整流和次级侧控制，可简化电源设计，非常适合高达21W的家电和工业辅助电源应用。

InnoSwitch3-TN的工作示意

首先我们看一下反激电源的典型示意图如下：

反激电路需要包括控制、隔离、采样反馈、整流滤波、开关等多种要素。

PI资深技术培训经理阎金光简要介绍了InnoSwitch3-TN的特性。

正如简介所介绍，InnoSwitch 3-TN（白框）内部包括725V初级侧MOSFET，初级侧控制，初级次级之间的FluxLink磁感耦合隔离（4000 VAC），次级侧采样与控制，同步整流控制，可极大简化反激式电路的设计。

阎金光强调，InnoSwitch 3-TN可以在整个负载范围内实现高效电源转换，比如在150mW输出时，依然保持80%的效率，可以轻松满足各项法规要求，比如根据欧盟EC1275规定，在欧盟销售的家电在关断或待机模式下的最大功耗不得超过500mW。

越来越多的家电开始采用5V单轨电压供电，负载电流会变大，这时BUCK电路则无法满足大电流、高精度、低成本的要求。其主要原因包括需要更大的电感，而更高额定电流电感的成本则远远高于反激电路当中使用的变压器，因此不具备成本效益；其次是需要高成本大电流的600V快速二极管，而其反向恢复特性也会对主开关管的开关损耗产生影响；第三则是在高开关电流情况下，二极管整流的效率变低；第四则是精度不高。而采用反激电路后，同步整流MOSFET成本低，负载效率高，并且可以改善交叉调整率，无需后置稳压器或负载电阻，从而实现更加简单的设计。

阎金光介绍道，InnoSwitch 3-TN实现了高精度的恒压与恒流输出，在5V恒压输出时，精度为±3%，12V恒压输出时，精度为±7%。而电源的恒流输出可控制在±10%的范围以内。

如图所示，LinkSwitch和InnoSwitch系列都可以实现辅助电源设计，主要区别在于 LinkSwitch使用Buck电路实现非隔离的电源设计，无需光耦进行反馈；而InnoSwitch 是采用反激电路实现隔离电源的设计，采用内部集成的FluxLink取代光耦，次级采用同步整流，控制方式为次级侧的稳压调节，相较于Buck电路中储能电感两端采样反馈的方式而言，次级侧调节具有更好的准确度和瞬态响应，其设计看起来相对会繁琐一些。不过，针对大电流或者全负载范围内的高精度、低功耗电源转换而言，次级侧调节是唯一方案，尤其对于多路输出应用，其优秀的交叉调整率是非隔离的Buck电路无法比拟的。

PI资深产品推广经理Silvestro Fimiani表示，InnoSwitch3-TN器件支持智能连接电器所需的高输出电流应用，效率高达90%。而传统方案，如降压型变换器的效率通常低于60%。这也是为何PI官方新闻所宣传的“可将家电电源能耗减少至多75%”的重要原因。

而根据InnoSwitch3-TN的Datasheet也写到，在230VAC的输入下，无负载时功耗可小于5mW，在低成本时即可轻松满足 (IEC) 62301:2011“零功耗”标准。

PI新产品定义总监Roland St. Pierre则将InnoSwitch3-TN比作“折纸”，因为他可以支持各种类型的供电应用场景，包括隔离、非隔离、负电压输出、单路输出、多路输出、同步降压转换等等类型，并且无需任何外围反馈元件。

该产品系列的功率涵盖范围如图所示，在85~265 VAC 宽范围输入下实现最多16W的功率输出，在230 VAC下实现21W的输出。同时，相比此前的InnoSwitch3系列的InSOP-24D封装，InnoSwitch3-TN采用MinSOP-16A封装，占比空间进一步缩小，在满足爬电间隙安规的前提下，利于满足家电类应用中常见的紧凑型电源的设计要求。

值得注意的是，阎金光和Roland都强调了InnoSwitch3-TN在简化设计方面的优势，仅需不到35个周边零部件，就可以完成一个辅助电源的设计。而为了加速产品开发，PI更是直接提供了一些参考方案及开发板。

图为DER 710，双路5V,1.4 A和12V,0.5A辅助电源输出，应用于HVAC等。

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