當(dāng)你把幾乎任何小型計(jì)算或消費(fèi)電子設(shè)備插入電源插座時(shí)，便不難發(fā)現(xiàn)手中的插頭大部分都連接到外部電源（EPS）。EPS是所有小型電子設(shè)備工作的必不可少的部分，單單在美國(guó)，就有多達(dá)15億個(gè)在使用中（據(jù)業(yè)界估計(jì)，在全球則超過(guò)30億個(gè)）。

　　EPS的核心是多功能PWM控制器集成電路（IC）（如飛兆半導(dǎo)體的FAN6754）以及功率MOSFET，它們聯(lián)合工作，為負(fù)載高效分配能量，并監(jiān)控電路以保護(hù)系統(tǒng)。所有元器件都被集成在一個(gè)精簡(jiǎn)的封裝中，與過(guò)去那種看起來(lái)老舊笨重的電源成了強(qiáng)烈對(duì)比。

　　PWM控制器可被視為電源的大腦。它監(jiān)控反饋數(shù)據(jù)并調(diào)整占空比，以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）的輸出電壓，幫助系統(tǒng)滿足所有相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

　　這種綠色模式PWM控制器可以提高效率，并增加了保護(hù)功能，將受到致力于滿足最新綠色功耗標(biāo)準(zhǔn)的工程師們所青睞。隨著全球?qū)?jié)能問(wèn)題的重點(diǎn)關(guān)注，監(jiān)管機(jī)構(gòu)開(kāi)始研究所有“綠色”方法，各種標(biāo)準(zhǔn)因而相繼被制定出來(lái)，規(guī)定筆記本電腦電源等產(chǎn)品必須擁有更高的效率。降低待機(jī)功耗和提高效率已成為眾多倡議的一項(xiàng)關(guān)鍵要素，比如美國(guó)的自愿性能源之星（ENERGY STAR）效率分級(jí)計(jì)劃，和歐盟及亞洲一些國(guó)家采用的強(qiáng)制性產(chǎn)品節(jié)能規(guī)范等。

　　譬如，ENERGY STAR EPS version 2.0要求的工作模式效率和更低的空載功耗比目前標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。該要求強(qiáng)制規(guī)定平均工作模式效率須至87%才能取得能源之星標(biāo)簽。

　　ENERGY STAR v.2.0規(guī)范針對(duì)EPS的另一個(gè)規(guī)定是合格的AC-AC外部電源或AC-DC外部電源在空載條件下可使用的最大輸入功率?？蛰d模式下的最大功耗級(jí)見(jiàn).不論在成本上還是在技術(shù)方面，反激式拓?fù)涠家驯蛔C明是一種有效的解決方案，在筆記本電腦或膝上型電腦的AC-DC適配器和充電器中用脈寬調(diào)制（PWM）功率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)。飛兆半導(dǎo)體的FAN6754是一款高度集成化的綠色模式PWM控制器，能夠提供多項(xiàng)可增強(qiáng)反激式轉(zhuǎn)換器性能的出色功能，比如：HV啟動(dòng)系統(tǒng)（能承受700V）、可降低EMI的跳頻技術(shù)，以及更高的集成度以節(jié)省外接部件等。工程師使用這款控制器，可獲得比采用分立式元件的解決方案更高的可靠性和更低的BOM成本，以及更低的裝配成本。為了進(jìn)一步降低功耗，F(xiàn)AN6754采用了BiCMOS制造工藝，故能夠允許工作電流小于 2mA （典型值為1.7mA）。

????? FAN6754的眾多實(shí)用功能

　　FAN6754還有兩個(gè)實(shí)用的功能。與提高效率同等重要的是，該器件讓電源設(shè)計(jì)人員能夠以較少的外部部件，提供全方位的保護(hù)功能，從而降低成本，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。另外，保護(hù)功能對(duì)創(chuàng)建具成本效益的電源至關(guān)重要，因?yàn)槿魏瓮ㄟ^(guò)增大元件尺寸來(lái)處理過(guò)壓力問(wèn)題的需求，都會(huì)對(duì)成本和終端產(chǎn)品的物理參數(shù)產(chǎn)生不利影響。

　　FAN6754擁有眾多安全功能，如欠壓鎖定（UVLO）、過(guò)載保護(hù)（OLP）、過(guò)壓保護(hù)（OVP）、過(guò)流保護(hù)（OCP）和過(guò)流限制（OCL）。這些功能與熱關(guān)斷模式（帶軟件式安全重啟功能）相結(jié)合，共同保護(hù)精密的電路。內(nèi)置8ms軟啟動(dòng)電路可大大減少啟動(dòng)電流尖峰和輸出電壓過(guò)沖現(xiàn)象。適當(dāng)利用這些保護(hù)和控制功能，設(shè)計(jì)人員就更有信心使設(shè)計(jì)更接近設(shè)計(jì)余量。

　　綠色模式工作FAN6754 PWM控制器整合了不少靈活的設(shè)計(jì)特性，可降低筆記本電腦適配器的總體功耗。例如，為了把待機(jī)功耗降至最低，該器件采用了一項(xiàng)專有的綠色模式功能，其在輕載條件（如25%的負(fù)載）下可提供非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)制（off-time modulation）來(lái)連續(xù)降低開(kāi)關(guān)頻率。由于SMPS中的大部分損耗都與PWM頻率成正比，故非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)制能夠減小電源在輕載和空載條件下的功耗。以電壓反饋環(huán)路的反饋電壓VFB為參考值，一旦VFB低于閾值電壓，開(kāi)關(guān)頻率便會(huì)持續(xù)降低。

　　實(shí)現(xiàn)效率最大化的另一個(gè)關(guān)鍵因素是對(duì)固定基頻（以及倍數(shù)開(kāi)關(guān)頻率）下開(kāi)關(guān)器件產(chǎn)生的EMI（電磁干擾）的控制，因?yàn)檫@種干擾會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生有害影響。飛兆半導(dǎo)體的FAN6754采用了跳頻技術(shù)），可以在更寬廣的頻率范圍上擴(kuò)展能量。采用這種辦法，可減小信號(hào)衰減，滿足EN55022 （輻射和傳導(dǎo)放射歐盟標(biāo)準(zhǔn)）和CISPR 22 Class B （輻射和傳導(dǎo)放射國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）等國(guó)際規(guī)范。

　　利用這種技術(shù)，F(xiàn)AN6754以最少的濾波器且無(wú)需增加抑制元件即可降低峰值放射，從而盡量避免了這些器件造成的成本增加、空間占用和對(duì)寶貴能量的消耗。在這種專利技術(shù)（美國(guó)專利號(hào)7026851）中，頻率隨不同電容器之間的切換而變化。

　　降低開(kāi)關(guān)頻率的一個(gè)不良副作用是它可能產(chǎn)生噪聲（大多數(shù)開(kāi)關(guān)充電器都受開(kāi)關(guān)功能本身產(chǎn)生的噪聲之影響）。由于開(kāi)關(guān)的頻率隨輸出負(fù)載而變化，故開(kāi)關(guān)頻率可能下降至音頻頻帶，當(dāng)基頻在人耳聽(tīng)力范圍之內(nèi)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致可聞的噪聲。為了避免聲學(xué)噪聲問(wèn)題，最小的綠色模式PWM頻率設(shè)置為22KHz.峰值電流模式PWM 控制的另一個(gè)特性是電流控制環(huán)路可能變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致次諧波振蕩。為了防止這種情況的發(fā)生，在FAN6754 PWM在占空比超過(guò)45%時(shí)，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)有45%以上的時(shí)間PWM開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，就會(huì)采用同步斜率補(bǔ)償（synchronized slope compensation）。輕載條件下，飛兆半導(dǎo)體FAN6754進(jìn)入專有的綠色工作模式，提供非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)制，以降低PWM頻率和工作電流（因?yàn)檩p載時(shí)的損耗以開(kāi)關(guān)損耗為主，這就可以把空載功耗降至最低）。為了把開(kāi)關(guān)損耗降至最小，F(xiàn)AN6754采用了一種周期跳步的Burst mode，亦即在待機(jī)工作模式下，電源開(kāi)關(guān)按照預(yù)定的頻率突發(fā)地導(dǎo)通/關(guān)斷。

　　在這里先進(jìn)一步解釋Burst mode：設(shè)想要滿足待機(jī)模式下的低功耗要求，輸出端應(yīng)只有極少乃至沒(méi)有負(fù)載電流。輸出電壓增加會(huì)造成反饋電壓下降；當(dāng)反饋電壓低于閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)便停止以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。根據(jù)負(fù)載電流情況，輸出電壓最終下降，導(dǎo)致反饋電壓增加。而一旦達(dá)到突發(fā)模式閾值，開(kāi)關(guān)便會(huì)再次啟動(dòng)。Burst Mode的“開(kāi)”和“關(guān)”閾值都是完全可設(shè)計(jì)的。

　　有了這些綠色工作模式，連同內(nèi)置非耗能700V啟動(dòng)電路和低靜態(tài)電流，65W/19V筆記本電腦適配器就可以滿足空載能耗100mW這類嚴(yán)格的節(jié)能要求。

　　演示板結(jié)果事實(shí)上，在115Vac/60Hz下，65W/19V演示板上測(cè)得的FAN6754的平均效率為88.36% （規(guī)范要求為87%），在230Vac/50Hz下為88.85%，超越了EPA 4.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適配器在工作模式下的最小平均效率。在空載功耗方面，同樣是在65W/19V演示板上測(cè)試，測(cè)得88mW @264VAC （在60W/12V演示板上測(cè)得為76mW @ 264VAC）。

　　比較可知，飛兆半導(dǎo)體的前代PWM控制器（SG6742）在115VAC下，在60W/12V板上測(cè)得平均效率為86.66%，而FAN6754在相同條件下測(cè)得平均效率為87.51%.而另一個(gè)便利設(shè)計(jì)人員的好處是，F(xiàn)AN6754與SG6742引腳完全兼容。眾多保護(hù)功能FAN 6754內(nèi)置有大量全面的精確的保護(hù)功能，可保護(hù)電源和負(fù)載免受永久性損害。更好的是，設(shè)計(jì)人員無(wú)需增加外部元件或電路就可以使用這些功能，也就是說(shuō)不用增加成本就能提供系統(tǒng)可靠性。的確，設(shè)計(jì)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)FAN6754擁有的保護(hù)功能為同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品之最，同時(shí)仍然滿足筆記本電腦空載功耗欠壓鎖定（UVLO）電路有兩個(gè)閾值，即導(dǎo)通和關(guān)斷閾值，分別內(nèi)固定為16.5V和9V.如果DC輸入電壓下降到UVLO的關(guān)斷閾值之下，PWM輸出將被禁用。當(dāng)超過(guò)UVLO導(dǎo)通閾值時(shí)，PWM控制器便會(huì)重新啟動(dòng)。

　　不同于以往的PWM控制器，F(xiàn)AN6754的HV引腳（SOP-8配置中的4引腳）還能執(zhí)行AC欠壓保護(hù)功能。采用一個(gè)快速二極管和啟動(dòng)電阻來(lái)對(duì)AC線電壓進(jìn)行采樣（每180μS一次采樣，脈寬20μS），每一個(gè)采樣周期峰值都被更新并存儲(chǔ)在寄存器中；這個(gè)峰值可用于欠壓和電流級(jí)限制調(diào)節(jié)。當(dāng)HV引腳上的電壓低于欠壓電壓時(shí)，PWM輸出關(guān)斷。此外，HV引腳能夠進(jìn)行限流值調(diào)整，縮小整個(gè)AC電壓范圍上的過(guò)流保護(hù)（OCP）容限。

　　FAN6754還擴(kuò)大了采樣周期，以減小HV采樣的功耗。

　　飛兆半導(dǎo)體的綠色模式PWM控制器具有開(kāi)環(huán)分析和開(kāi)環(huán)保護(hù)（OLP）功能，在出現(xiàn)開(kāi)環(huán)或輸出短路故障時(shí)可確保系統(tǒng)的安全性。如果反饋電壓（FB）有超過(guò)56mS的時(shí)間大于5.2V，PWM脈沖即被禁用。PWM占空比由FB電壓和電流取樣來(lái)決定。

　　通過(guò)采用一個(gè)外部負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻來(lái)感測(cè)外部系統(tǒng)的溫度，可實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)（OTP）功能。NTC熱敏電阻的阻抗隨溫度增加而下降，RT引腳上的電壓（VRT）相應(yīng)降低。如果VRT小于1.035V，PWM在16mS后關(guān)斷。如果VRT小于0.7V，PWM在185mS后關(guān)斷。