随着能源效率和环保的日益重要，人们对开关电源待机效率期望越来越高，客户要求电源制造商提供的电源产品能满足BLUEANGEL、ENERGYSTAR、ENERGY2000等绿色能源标准，有满载空载等几个测试点都有很高的要求。而目前大多数开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时，电源效率急剧下降，待机效率不能满足要求。这就给电源设计工程师们提出了新的挑战。
开关稳压电源从原理上是由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成，其中主电路是指从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：输入滤波器、整流与滤波、逆变、输出整流与滤波。它们的作用分别是首先将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。其次是将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。再将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
最后根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。控制电路的作用一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。
据开关电源的内部原理，要减小开关电源待机损耗，提高待机效率，首先要分析开关电源损耗的构成。以反激式电源为例，其工作损耗主要表现为：MOSFET导通损耗，MOSFET寄生电容损耗，开关交叠损耗，PWM控制器及其启动电阻损耗，输出整流管损耗，箝位保护电路损耗，反馈电路损耗等。其中前三个损耗与频率成正比关系，即与单位时间内器件开关次数成正比。在待机状态，主电路电流较小，MOSFET导通时间ton很小，电路工作在DCM模式，故相关的导通损耗，次级整流管损耗等较小，此时损耗主要由寄生电容损耗和开关交叠损耗和启动电阻损耗构成。
根据损耗分析可知，切断启动电阻，降低开关频率，减小开关次数可减小待机损耗，提高待机效率。具体的方法有：降低时钟频率；由高频工作模式切换至低频工作模式，如准谐振模式(QuasiResonant，QR)切换至脉宽调(PulseWidthModulation，PWM)，脉宽调制切换至脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,PFM)；可控脉冲模(BurstMode)
（一）切断启动电阻
对于反激式电源，启动后控制芯片由辅助绕组供电，启动电阻上压降为300V左右。设启动电阻取值为47kΩ，消耗功率将近2W。要改善待机效率，必须在启动后将该电阻通道切断。如TOPSWITCH，ICE2DS02G内部设有专门的启动电路，可在启动后关闭该电阻。若控制器没有专门启动电路，也可在启动电阻串接电容，其启动后的损耗可逐渐下降至零。缺点是电源不能自重启，只有断开输入电压，使电容放电后才能再次启动电路。
（二）降低时钟频率
时钟频率可平滑下降或突降。平滑下降就是当反馈量超过某一阈值，通过特定模块，实现时钟频率的线性下降。现在市面上有非常多的电源管理芯片内置了这样的模块，能根据负载大小调节频率。
（三）切换工作模式
1．QR→PWM
对于工作在高频工作模式的开关电源，在待机时切换至低频工作模式可减小待机损耗。例如，对于准谐振式开关电源（工作频率为几百kHz到几MHz），可在待机时切换至低频的脉宽调制控制模式PWM（几十kHz）。
2．PWM→PFM
对于额定功率时工作在PWM模式的开关电源，也可以通过切换至PFM模式提高待机效率，即固定开通时间，调节关断时间，负载越低，关断时间越长，工作频率也越低。显而易见，在轻载时采用PFM模式的电源效率明显大于采用PWM模式时的效率，且负载越低，PFM效率优势越明显。将待机信号加在其PW/引脚上，在额定负载条件下，该引脚为高电平，电路工作在PWM模式，当负载低于某个阈值时，该引脚被拉为低电平，电路工作在PFM模式。实现PWM和PFM的切换，也就提高了轻载和待机状态时的电源效率。
通过降低时钟频率和切换工作模式实现降低待机工作频率，提高待机效率，可保持控制器一直在运作，在整个负载范围中，输出都能被妥善的调节。即使负载从零激增至满负载的情况下，能够快速反应，反之亦然。输出电压降和过冲值都保持在允许范围内。
（四）可控脉冲模式(BurstMode)
可控脉冲模式，也可称为跳周期控制模式(SkipCycleMode)是指当处于轻载或待机条件时，由周期比PWM控制器时钟周期大的信号控制电路某一环节，使得PWM的输出脉冲周期性的有效或失效。这样即可实现恒定频率下通过减小开关次数，增大占空比来提高轻载和待机的效率。该信号可以加在反馈通道，PWM信号输出通道，PWM芯片的使能引脚。
这种芯片在工作时，当反馈检测脚FB的电压低于一个阀值（如1.2V）（该值可编程）时，跳周期比较器控制Q触发器，使输出关闭若干时钟周期，也即跳过若干个周期，负载越轻，跳过的周期也越多。为免音频噪音，只有在峰值电流降至某个设定值时，跳周期模式才有效。
而有些芯片则是通过控制内部驱动器实现可控脉冲模式，即将脚的反馈电压与0.6V/0.5V迟滞比较器比较，由比较结果控制门出。我们可根据此原理用分立元件实现普通芯片的BurstMode功能。控制反馈通道是实现一般PWM控制器的可控脉冲模式一。
另外对于有使能脚的PWM控制器，用可控脉冲信号控制使能脚使控制芯片有效或失效，也可以实现Burs式的迟滞比较器产生。
（五）存在的问题
以上介绍的切断启动电阻、降低开关频率，减小开关次数等方法均可减小待机损耗，提高待机效率，但也带来一些问题 ，首先是频率降低导致输出电压纹波的增加，其次如果频率降至20kHz以内，可能有音频噪音。
而在BurstMode的OFF时期内，如果负载激增，输出电压会大大降低，如果输出电容不够大，电压甚至可能降低至零。如果增大输出电容，以减小输出电压纹波，则会导致成本增加，并会影响系统动态性能。因此在采取相关措施来减小开关电源待机损耗，提高待机效率的同时，也必须综合考虑相关因素。
以下是提高开关电源效率的电路 和系统方法：
其中，第一种方法对于降低开关损耗极为有效，但问题是因峰值电流和峰值电压所导致的固定损耗将会增加。第 二种方法是为解决该问题而开发的有源缓冲器（Active Snubber），是一种极为实用的ZVS方式；但是，由轻负载条件 下的无功电流所引发的效率下降问题却是其一大缺陷。第三种方法中，采用抽头电感器（Tap Inductor）的方式是比 较有效的，它能够应付由漏感所引起的浪涌现象。
关于第四种方法，两段式结构是实现同步整流电路高效工作的方法 之一，它采用接近0.5的固定时间比率（Time Ratio），并由前段的转换器来进行输出电压控制。它一反“两段式结构 将导致效率下降”这一传统思维模式，在低电压大电流的场合非常有效。至于第五种方法，既可将整个转换器电路进 行并联，也可像电流倍增器（Current Doubler）那样部分采用并联结构。下面将对利用转换器的并联操作所实现的效 率提升情况进行简要阐述。
#推荐阅读# 点击蓝色字体即可跳转
单片机按键如何进行硬件消抖？
这元器件切开后，也太惊呆了吧！
如何避免电源设计中的电感饱和
好文分享--LDO基础知识详解（二）
大厂毕业！找不到工作，要降薪去小厂吗？
长按识别二维码关注我
后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
点个在看
让我知道你喜欢今天的内容
