安森美半导体用于低功率应用的高能效AC-DC开关稳压器方案
近年来，世界各国政府为了因应全球气候变暖，纷纷制定更严格的高能效法规与标准，提升电源能效，降低能耗，以期减轻对环境的压力。安森美半导体身为全球领先的半导体供应商，积极推动高能效创新，提供宽广阵容的高能效电源产品及方案，涵盖从高集成度功率因数控制器、ac-dc控制器、dc-dc控制器，到分立mosfet、整流器、igbt等，以及智能功率模块（ipm）和功率集成模块（pim）等，用于计算机、消费（电视机、dvd、机顶盒、游戏机等）、白家电、电信、工业及led照明等重点应用，符合或超越各种能效规范。
本文重点围绕市场上的低功率应用，如消费类电器/白家电辅助电源、待机隔离电源、电表/智能电表电源、辅助电源、调制解调器/路由器ac-dc适配器、低功率led照明、工业设备控制等，介绍安森美半导体涵盖2 w到25 w功率范围的高能效ac-dc开关稳压器方案。
图1：市场上常见的低功率ac-dc开关稳压器应用。
安森美半导体提供一系列高能效固定频率脉宽调制（pwm）电流模式开关稳压器，包括：
ü ncp1010及ncp1011，用于0至5 w应用；
ü ncp1012、ncp1013、ncp1014和ncp1015，用于5 w至10 w应用；
ü ncp1027及ncp1028，用于5 w至15 w应用；
ü ncp1070、ncp1071、ncp1072、ncp1075、ncp1076及ncp1077，用于3 w至15 w应用；
ü ncp1124、ncp1126及ncp1129，用于10 w至30 w应用；
ü ncp1136，用于15 w至20 w应用。
其中，ncp107x、ncp112x及ncp1136是新的开关稳压器产品，也是本文探讨重点。这些产品中，ncp107x集成了700 v高压mosfet开关，ncp112x集成了强固的650 v高压mosfet，而ncp1136集成了800 v高压mosfet。
1） ncp107x系列700 v单片集成开关稳压器
ncp107x系列单片开关稳压器采用pdip-7或sot-223封装，与ncp101x系列引脚对引脚兼容。ncp107x系列采用电流模式65/100/130 khz固定频率工作，用于3 w至15 w功率的应用，如平板电视辅助电源、白家电、电表等。
这系列器件支持频率反走及跳周期模式，提升电源轻载能效。这系列器件还具有内置高压启动功能，支持动态自供电（dss），提供无损耗的启动序列。这系列器件的其它特性包括：短路保护、1 ms软启动、频率抖动、vcc引脚过压保护等。ncp1070和ncp1071集成了导通阻抗为22 ω的mosfet，峰值电流分别250 ma和350 ma。ncp1072和ncp1075的mosfet导通阻抗为11 ω，峰值电流分别为250 ma和450 ma。ncp1076和ncp1077的mosfet导通阻抗为4.3 ω，峰值电流分别为650 ma和800 ma。
安森美半导体基于ncp107x开发了一系列参考设计。图2显示的是基于ncp1075/2的5至10 w参考设计，针对智能电表、电表及白家电应用。这参考设计提供较高能效，同时提供低空载待机能耗。这参考设计演示板还提供低成本感测电路选择。
图2：用于智能电表、电表及白家电等应用的ncp1072/5 5到10 w参考设计。
基于ncp1075的双路输出8 w参考设计（见图3），提供优异的能效水平及互稳压性能，用于白家电及工业设备等应用。
图3：用于白家电、工业设备等应用的ncp1075 8 w双路输出参考设计。
基于ncp1070/1的参考设计（见图4）典型输出电压为5 v，输出电流1 a，提供80%的能效，适合低功率ac-dc适配器及消费电子应用。
图4：用于低功率ac-dc适配器、消费电子等应用ncp1075 2到5 w参考设计。
基于ncp1076/7的20 w参考设计典型能效达80%，适合白家电及工业等应用。
图5：基于ncp1076/7的20 w参考设计。
基于ncp1075的12 w参考设计采用抽头（tapped）电感来隔离交流信号，提高mosfet工作的占空比，提高系统能效及电路性能。这参考设计适合白家电、电表及工业设备等应用。
图6：基于ncp1075的12 w抽头电感降压参考设计。
为了配合采用极高交流主电源电压供电的低功率应用，安森美半导体还提供基于ncp1075、带预稳压器的15 w参考设计。这采用设计采用专利的电路应用，支持在2相（而非相位和中性点）之间供电，而没有相应双输入大电容及相应高电源电压的缺点，帮助降低bom成本。
图7：基于ncp1075开关稳压器和200 v预稳压器的极宽电压范围15 w参考设计。
2） ncp112x系列650 v单片开关稳压器
ncp112x系列峰值电流模式单片开关稳压器内置650 v额定雪崩能量mosfet，采用65 khz或100 khz开关频率工作，采用pdip-7封装，适合平板电视辅助电源、白家电、电表等应用。
这系列产品中，ncp1124和ncp1126分别集成导通阻抗为9 ω和6 ω的mosfet，能够提供达15 w输出功率；ncp1129集成2 ω mosfet，能提供达25 w输出功率。这系列器件在轻载条件下频率能够反走至26 khz及采用跳周期模式工作，帮助提升轻载能效。ncp112x支持正常及频率反走条件下的频率抖动，改善电磁干扰（emi）性能。其它特性包括内置4 ms软启动、可调节限流及低空载待机能耗（《100 mw）等。
安森美半导体基于ncp1126开发了20 w参考设计。这参考设计提供5 v输出电压及最大5 a输出电流，采用外部补偿来优化输出负载，待机能耗极低。
图8：基于ncp1126的20 w参考设计提供极低待机能耗。
基于ncp1129的20 w参考设计提供12 v输出电压及连续1.6 a电流，同样提供高能效和极低待机能耗，适合白家电、电表、智能电表等应用。
图9：基于ncp1129的20 w参考设计适合白家电、电表/智能电表等应用。
3） ncp1136 800 v单片开关稳压器
ncp1136单片集成开关稳压器与ncp112x系列引脚对引脚兼容，其特性与ncp112x类似，均采用pdip-7封装，集成额定雪崩能量mosfet，同时具有轻载时频率反走、跳周期、快速软启动、可调节限流及低空载待机能耗等特性，适合平板电视辅助电源、白家电、消费电子及电表等应用。不同的是，ncp1136集成的是3.7 ω导通阻抗、800 v mosfet。基于ncp1136的20 w参考设计在宽负载范围条件下提供高能效，并提供低待机能耗（图10）。
总结：
安森美半导体为市场上的低功率应用提供宽广阵容的ac-dc开关稳压器产品，用于白家电、消费电子、电表/智能电表、工业控制等多种应用。安森美半导体还基于这些产品开发了一系列参考设计，不仅在典型负载范围下提供高能效，还提升轻载能效，降低空载待机能耗。设计人员利用这些产品及参考设计，能够更快地开发高能效的低功率电源应用，并在市场上占据更有利位置。
表1：安森美半导体低功率开关稳压器特性及典型应用小结。
表2：安森美半导体低功率开关稳压器参考设计（在www.onsemi.cn上输入设计文档编号以搜寻）
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安森美半导体提供一系列高能效固定频率脉宽调制（pwm）电流模式开关稳压器，包括：
ü ncp1010及ncp1011，用于0至5 w应用；
ü ncp1012、ncp1013、ncp1014和ncp1015，用于5 w至10 w应用；
ü ncp1027及ncp1028，用于5 w至15 w应用；
ü ncp1070、ncp1071、ncp1072、ncp1075、ncp1076及ncp1077，用于3 w至15 w应用；
ü ncp1124、ncp1126及ncp1129，用于10 w至30 w应用；
ü ncp1136，用于15 w至20 w应用。
其中，ncp107x、ncp112x及ncp1136是新的开关稳压器产品，也是本文探讨重点。这些产品中，ncp107x集成了700 v高压mosfet开关，ncp112x集成了强固的650 v高压mosfet，而ncp1136集成了800 v高压mosfet。
1） ncp107x系列700 v单片集成开关稳压器
ncp107x系列单片开关稳压器采用pdip-7或sot-223封装，与ncp101x系列引脚对引脚兼容。ncp107x系列采用电流模式65/100/130 khz固定频率工作，用于3 w至15 w功率的应用，如平板电视辅助电源、白家电、电表等。
这系列器件支持频率反走及跳周期模式，提升电源轻载能效。这系列器件还具有内置高压启动功能，支持动态自供电（dss），提供无损耗的启动序列。这系列器件的其它特性包括：短路保护、1 ms软启动、频率抖动、vcc引脚过压保护等。ncp1070和ncp1071集成了导通阻抗为22 ω的mosfet，峰值电流分别250 ma和350 ma。ncp1072和ncp1075的mosfet导通阻抗为11 ω，峰值电流分别为250 ma和450 ma。ncp1076和ncp1077的mosfet导通阻抗为4.3 ω，峰值电流分别为650 ma和800 ma。
安森美半导体基于ncp107x开发了一系列参考设计。图2显示的是基于ncp1075/2的5至10 w参考设计，针对智能电表、电表及白家电应用。这参考设计提供较高能效，同时提供低空载待机能耗。这参考设计演示板还提供低成本感测电路选择。
图2：用于智能电表、电表及白家电等应用的ncp1072/5 5到10 w参考设计。
基于ncp1075的双路输出8 w参考设计（见图3），提供优异的能效水平及互稳压性能，用于白家电及工业设备等应用。
图3：用于白家电、工业设备等应用的ncp1075 8 w双路输出参考设计。
基于ncp1070/1的参考设计（见图4）典型输出电压为5 v，输出电流1 a，提供80%的能效，适合低功率ac-dc适配器及消费电子应用。
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图8：基于ncp1126的20 w参考设计提供极低待机能耗。
基于ncp1129的20 w参考设计提供12 v输出电压及连续1.6 a电流，同样提供高能效和极低待机能耗，适合白家电、电表、智能电表等应用。
图9：基于ncp1129的20 w参考设计适合白家电、电表/智能电表等应用。
3） ncp1136 800 v单片开关稳压器
ncp1136单片集成开关稳压器与ncp112x系列引脚对引脚兼容，其特性与ncp112x类似，均采用pdip-7封装，集成额定雪崩能量mosfet，同时具有轻载时频率反走、跳周期、快速软启动、可调节限流及低空载待机能耗等特性，适合平板电视辅助电源、白家电、消费电子及电表等应用。不同的是，ncp1136集成的是3.7 ω导通阻抗、800 v mosfet。基于ncp1136的20 w参考设计在宽负载范围条件下提供高能效，并提供低待机能耗（图10）。
总结：
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