零待机功耗技术
家电零待机功耗控制电路[实用新型专利]
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专利名称：家电零待机功耗控制电路
专利类型：实用新型专利
发明人：吕佩师,许升,张惠玉,徐忠朝,宋军申请号：CN200520087069.9
申请日：20050910
公开号：CN2888508Y
公开日：
20070411
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种家电零待机功耗控制电路，包括供电电源、变压器和低压控制电路，在所述供电电源与变压器初级线圈的连线间增设有电源开关和保持开关的并联支路。
当电源开关按下时，家电内部电路得电，控制保持开关闭合，此时，即使电源开关断开，后级电路也能继续得电，维持家电正常工作。
所述电源开关为点触式开关，兼作关机开关，当需要待机时，再次按下电源开关，内部电路控制保持开关断开，使外部电源与内部电路彻底分开，从而使待机功耗降低为零，真正达到了家用电器安全节电的目的，可广泛应用于任何带电控板的家用电器中。
申请人：海尔集团公司,青岛海尔洗衣机有限公司
地址：266101 山东省青岛市海尔路1号海尔工业园
国籍：CN
代理机构：青岛联智专利商标事务所有限公司
代理人：崔滨生
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欧盟开关电源的待机功耗的标准要求：0新
EMI 滤波器原理与设计方法详解输入端差模电感的选择：1. 差模choke置于L线或N线上，同时与XCAP共同作用F=1 / (2*π* L*C)2.波器振荡频率要低于电源供给器的工作频率，一般要低于10kHz。
3. L = N2AL（nH/N2）nH4. N = [L（nH）/AL(nH/N2)]1/2匝5. AL = L（nH）/ N2nH/N26. W =（NI）2AL / 2000μJ输入端共模电感的选择：共模电感为EMI防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI防制效果愈好，但温升可能较高。
传导干扰频率范围为0.15～30MHz，电场辐射干扰频率范围为30～100MHz。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主。
产生辐射干扰的主要元器件除了开关管和高频整流二极管还有脉冲变压器及滤波电感等。
注意：1. 避免电流过大而造成饱和。
2．Choke温度系数要小，对高频阻抗要大。
3．感应电感要大，分布电容要小。
4．直流电阻要小。
B = L * I / (N * A) (B shall be less than 0.3)L = Choke inductance. I = Maximum current through choke. N = Number of turns on choke.A = Effective area of choke. (for drum core, can approximate with cross section area of center pole.)假设在50KHZ有24DB的衰减则，共模截止频率Fc = Fs*10Att/4 0 = 50*10-24/40=12.6KHZ电感值L= (RL*0.707)/(∏*Fc) = (500.707)/(3.14*12.6) = 893uH使用磁芯和磁棒作滤波电感时应注意自身的阻抗，对于共模电感不能使用低阻抗的磁芯和磁棒，否则会造成炸机现象。
实现高效率和低待机功耗的开关电源设计详解
实现高效率和低待机功耗的开关电源设计详解高效率和低待机功耗是现今开关电源设计的两大难题，由于谐振拓扑或LLC 拓扑能够满足高效率的要求，因而日益流行。
然而在这种拓朴中，前PFC级必须在轻负载期间保持运作，造成谐振回路中存在内循环损耗，待机功耗成为一个头疼问题。
对于没有附加辅助电源的应用，LLC谐振拓扑难以满足2013 ErP等新法规，在0.25W负载下输入功率低于0.5W的要求。
双管反激式拓朴是能够应对效率和待机功耗两大挑战的解决方案，适用于75W~200W范围的电源。
它提供了与LLC谐振解决方案相当的效率，还有大幅改良的待机功率性能。
双管反激式拓朴能够成为颇具吸引力的解决方案，可替代复杂的LLC谐振转换器，用于笔记本电脑适配器、LED-TV电源、LED照明驱动器、一体型电脑电源和大功率充电器应用。
设计开关电源的挑战现代设计开关电源的挑战大致分为五个部分。
低待机功耗高效率高功率密度高可靠性低成本用于75W~200W应用的理想解决方案，现有的单反激式转换器解决方案为目前最普遍的解决方案之一，有低待机功耗、低成本和易于设计等优点而被大量使用，但对于未来更高它不能解决所有设计挑战。
现有的单反激式转换器解决方案面临着很多困难，难以达到》90%的低效率问题、低功率密度、过高的MOSFET漏源电压和缓冲器损耗和发热问题都不利于高可性的要求，而且限制功率范围必须为150W以内。
为了提高效率和功率密度，可零电压切换的LLC转换器解决方案被逐渐使用，但这也不能解决所有设计挑战，例如，无辅助电源便不能满足2013 ErP Lot 6要求（《0.5W@0.25W），还有在设计和生产过程中，对于变压器容差和栅极驱动时限敏感的问题。
双管反激解决方案（75~200W）双管反激解决方案分为三个部分，分别是FAN6920：BCM。
美芯晟推出高性能超低待机功耗BoostPFC控制器MT9570系统方案
美芯晟推出高性能超低待机功耗BoostPFC控制器MT9570系统方案开关电源因其效率高、功率密度大而在电源领域得到广泛应用，但传统的桥式整流、大电容滤波的开关电源功率因数一般在0.50-0.76，会对电网造成严重污染，从而成为电力公害。
为此，国家技术监督局1994年颁布《电能质量公用电网谐波》标准GB/T14549-93、国际电工学会1988年对谐波标准IEC555-2 进行了修正、欧洲制定了IEC1000-3-2 标准。
随着技术的发展，满足谐波国标的采用升压变换器结构的有源PFC电路，在中大功率电源设计中成为了主流。
MT9570集成EN待机功能实现超低待机功耗，实现静态电流13uA，采用增强型EA，在启动和动态负载期间还具备更小的过冲/下冲，集成误差放大器易于环路设计，为广大客户工程师朋友提供性能可靠的PFC电源国产替代解决方案，可广泛应用于USB-PD充电器、AC-DC适配器、LED驱动器、工业电源、电动工具等领域。
MT9570 典型应用电路图产品优势■高功率因数：PF≥0.99■低THD值：采用THD增强技术，满载全电压范围<5%，支持调光应用，轻载下也能满足THD要求■超低待机功耗：集成EN待机功能实现超低待机功耗，超低静态电流13uA■动态响应好：采用增强型EA，负载变化动态响应快，可极短时间内稳定输出电压CH1：Io CH4：Vo■丰富的保护功能：集成多种保护特性，如过压保护、过流保护、热关断、欠压检测、开/短路保护等，持续检测输入电压和输出电压、MOSFET电流和芯片温度，以保护系统免受损害，使PFC级极其强固和可靠方案应用■ 200W工矿灯非隔离方案：MT9570+MT7860+MT8820S+MT7323，200V 1A 三合一调光驱动方案200W 方案demo■效率&PF：■ 0-10V调光曲线：美芯晟科技将继续奋斗，自主研发高质量芯片激发创新活力，在现有基础上对产品进行升级优化和迭代创新，为客户提供更多满意的产品方案。
LinkZero-AX零待机功耗集成离线式转换开关
占空 比Ｄ ＭＡ 信 号和 时钟信 号 。 Ｃ ｘ
为 了 衰减 Ｅ ，振 荡 器 引 入小 量 的频 率 抖 动 ， ＭＩ 典 型值 为 开关 频 率 的６ ，频 率抖 动 调 制速 率 设 置 ％ 在 ｌ Ｈ 。频 率 抖 动 与 振 荡 器 频率 成 正 比 ，并 在漏 ｋｚ
Ｄ 高 压 直 接 从 Ｌｎ Ｚ ｒ— Ｘ的漏 极 ｆ １引 脚 Ｃ ｉｋ ｅｏ Ａ Ｄ 施 加 。在 漏极 端 内部 有一 个 ５ ５ ． Ｖ的稳压 器 ，在 Ｂ ８ Ｐ
引脚 外 部 连 接 一 个０１ Ｆ 旁 路 电 容 。 当ＭＯ Ｆ Ｔ ．Ｉ 的 ｘ ＳＥ
关 断 时 ，从 漏 极 引 脚 汲 取 电流 对 旁 路 电容 充 电 。
收 稿 Ｅ期 ： ０ １ ２ ０ ｔ ２ １ －１ — ９
（Ｏ ８ ） Ｓ 一 Ｃ ，不含 铅 和 卤素 ，满 ￣Ｒ Ｈ 指令 要求 。图 ｏＳ
１ 为器 件 两种封 装型式 的引脚配 置 。 Ｌｎ Ｚ ｒ— Ｘ的各个 引脚 功能 分别 如下所 述 。 ｉｋ ｅｏ Ａ
源极 （１引 脚 ：该 引脚是 功 率ＭＯ Ｆ Ｔ Ｓ Ｓ Ｅ 的源 极
（．５ ）时 ，器 件则 进入正 常操作 。 ５８ Ｖ
Ｖ Ｄ
（ ４ ）电流限制
器件 的 电流 限制 电路 检测 Ｍ０ Ｆ Ｔ Ｓ Ｅ 电流 。一 旦
该 电流 超 过 内部 门 限 电 平 ，ＭＯ Ｆ Ｔ 截 止 。 在 ＳＥ 将 ＭＯ Ｆ Ｔ Ｓ Ｅ 导通 后２ ５ ｓ ６ ｎ 的短 时 间内 ，前沿 消隐 （Ｅ ） Ｌ Ｂ 电路 禁 止 电 流 限 制 比 较 器 操 作 。前 沿 消 隐 时 间 ｆ６ ｎ１保 证 电容 和整 流 二极 管 反 向恢 复 期 间引 起 ２５ ｓ 的电流尖 峰不会 过早 终止ＭＯ Ｆ Ｔ 通 。 ＳＥ 导
零待机功耗设计方案
零待机功耗设计方案2013年3月5日来源:大比特半导体器件网在2011 II C-Ch ina上，PI公司展示了两款零待机功耗解决方案，其中一款是基于其集成离线式开关I C - Lin k Zer o-AX的零待机功耗方案，吸引了很多整机设计工程师。
我们都知道，电子产品在待机时一般都是主电源不工作，而辅助电源处于工作状态，PI的Link Ze ro-AX采用了一种新的断电模式，可在电源空载时有效关断辅助电源。
断电模式可由微控制器获取的信号触发，它可以完全关断开关操作和内部开关控制电路，从而消除这些不需要的功能所浪费的能量。
在断电模式下，Lin k Ze ro-AX并没有终止工作，通过复位脉冲或按键操作即可将I C唤醒。
“其实这里提出的零待机功耗并非完全待机功耗为零，只是待机功耗降低到非常低的水平，一般10毫瓦的待机功耗可以测出，但到了10毫瓦以下，测量都很困难，所以可以称为零功耗!” P ow e r In t eg ra t io ns市场营销副总裁D o ug Ba ile y指出。
实际测量表明，Lin k Ze ro-AX能将高功率消费类产品及电器的待机功耗降低至4 m W，甚至接近零瓦。
(按照I EC 62301第 4.5条规定，低于 5 m W的待机功率视为零功耗。
)随着节能环保成为共识，更低的待机功耗技术也受到消费者的重视，据了解，电器产品在待机时所消耗的电能，已经成为一种严重的能源浪费。
据中国节能产品认证中心调查发现，一个城市家庭中有待机功能的家用电器有将近10余种，每月平均待机功耗在15-30瓦之间，这个数字占到家庭电力消耗的10%左右。
也就是说，每个月你支付的电费里面，有一成是为待机买单，所以节能技术还有深挖的潜力。
“另一种待机现象是充电器。
例如，手机充电器一般在充满电后，很多用户没有及时断电，导致充电器在待机状态继续消耗电流。
” D ou g强调，“采用了我们的方案后，可以杜绝这样的现象发生。
显示屏低功耗待机模式研究
显示屏低功耗待机模式研究显示屏低功耗待机模式研究如今，显示屏已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，无论是手机、电视还是电脑，我们几乎无时无刻不与屏幕接触。
然而，高能耗一直是人们对显示屏的担忧之一。
为了解决这一问题，许多研究人员致力于开发低功耗待机模式，以减少能源消耗。
显示屏的高能耗主要来自于其背光源和驱动电路。
背光源是显示屏提供亮度的关键组件，但传统的背光源通常采用荧光灯或白炽灯，这种传统的照明技术会产生大量的热量和能量浪费。
因此，研究人员开始探索更加高效的背光源技术，如LED（发光二极管）背光源。
相比于传统的背光源，LED背光源具有更高的亮度、更长的寿命和更低的功耗，因此能够显著减少显示屏的能源消耗。
另外，驱动电路也是显示屏高能耗的主要来源之一。
传统的驱动电路常常需要大量的功率来保持显示屏的运转，尤其是在待机模式下。
为了解决这个问题，研究人员开始开发一些新的驱动电路技术，如低功耗的脉宽调制（PWM）技术。
这种技术可以根据显示屏内容的亮度要求动态调整驱动电路的功耗，从而实现低能耗待机模式。
此外，一些研究人员还提出了利用太阳能和自发光材料来提供显示屏所需能量的创新方法。
除了背光源和驱动电路的改进之外，节能显示技术的研究还侧重于开发更加智能化的待机模式。
通过使用传感器和人工智能算法，显示屏可以自动调整亮度和刷新率，以适应不同的环境和用户需求。
这种智能化的待机模式不仅可以减少能源消耗，还可以延长电池寿命。
综上所述，显示屏低功耗待机模式的研究对于减少能源消耗具有重要意义。
通过改进背光源、驱动电路以及开发智能化的待机模式，我们可以实现更加高效和环保的显示屏技术，为人们带来更好的使用体验，并为可持续发展做出贡献。
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零待机功耗技术
在2011 IIC-China上，PI公司展示了两款零待机功耗解决方案，其中一款是基于其集成离线式开关IC - LinkZero-AX的零待机功耗方案，吸引了很多整机设计工程师。
我们都知道，电子产品在待机时一般都是主电源不工作，而辅助电源处于工作状态，PI的LinkZero-AX采用了一种新的断电模式，可在电源空载时有效关断辅助电源。
断电模式可由微控制器获取的信号触发，它可以完全关断开关操作和内部开关控制电路，从而消除这些不需要的功能所浪费的能量。
在断电模式下，LinkZero-AX并没有终止工作，通过复位脉冲或按键操作即可将IC唤醒。
“其实这里提出的零待机功耗并非完全待机功耗为零，只是待机功耗降低到非常低的水平，一般10毫瓦的待机功耗可以测出，但到了10毫瓦以下，测量都很困难，所以可以称为零功耗！” Power Integrations市场营销副总裁Doug Bailey指出。
实际测量表明，LinkZero-AX能将高功率消费类产品及电器的待机功耗降低至4 mW，甚至接近零瓦。
（按照IEC 62301第4.5条规定，低于5 mW的待机功率视为零功耗。
）
随着节能环保成为共识，更低的待机功耗技术也受到消费者的重视，据了解，电器产品在待机时所消耗的电能，已经成为一种严重的能源浪费。
据中国节能产品认证中心调查发现，一个城市家庭中有待机功能的家用电器有将近10余种，每月平均待机功耗在15-30瓦之间，这个数字占到家庭电力消耗的10%左右。
也就是说，每个月你支付的电费里面，有一成是为待机买单，所以节能技术还有深挖的潜力。
“另一种待机现象是充电器。
例如，手机充电器一般在充满电后，很多用户没有及时断电，导致充电器在待机状态继续消耗电流。
” Doug强调，“采用了我们的方案后，可以杜绝这样的现象发生。
”针对这种零待机需求，PI推出了LinkZero-LP 产品，它适合充电器和适配器。
LinkZero-LP采用了新的控制技术，能使器件自动进入空载模式并可以从空载模式中被唤醒，而空载功耗也是4 mW ――这远低于IEC规定的零空载功耗标准。
“LinkZero-LP可以自动监测负载，当负载去除后进入断电模式，再次施加负载后自动重新激活。
”Doug指出，“另外，其启动及工作时的IC供电直接来自于漏极引脚，无需使用启动电路。
通过内部振荡频率的抖动大大降低了准峰值和平均值的EMI，从而降低滤波器成本。
”目前，PI提供小功率零待机方案，如下图所示。
图1 PI 2.1W CC/CV充电器方案，基于PI LinkZero-LP器件，待机功耗接近于0
图2 PI 1.5W非隔离式反激式电源，待机功耗接近于0
Doug 透露PI将来会从两个方向发展零待机功耗产品，一个方向是进一步降低待机功耗，向真正的“零功耗”发展，另一个方向是将产品适用领域扩展到更高功率产品，例如白家电、大型电器设备等等。
由于平板数字电视日益普及，其开机需要时间，加上很多用户已经知道开机瞬态电流对家电的损害非常大，所以很多中国用户不再采用CRT电视时代使用的直接断电的模式，而是让电器处于待机状态，这样的使用习惯急需零待机功耗产品的面世。
现在，除了PI，飞兆半导体、NXP等公司也开始推出零待机功耗产品。
相信在不久的将来，零待机功耗电器将迎来普及的时代。
背景知识：开关电源待机功耗机理分析
目前，大多数100W以下的电子设备，如电源适配器、充电器、无绳电话、ADSL路由器、LCD显示器和DVD等等，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。
降低待机功耗，应着眼于开关损耗和控制电路的损耗的降低。
上图给出反激式开关电源在待机状态下的主要损耗类型，其功率管开关损耗、驱动损耗、变压器磁芯损耗、输出整流管反向恢复损耗以及缓冲器损耗都属于开关损耗。
各种类型的开关损耗都与开关频率有关，降低开关频率可以减少开关损耗。
控制电路的损耗主要表现为启动电阻上的损耗，而启动电阻的损耗直接与整流后的直流母线电压和启动电阻数值有关。
在保证宽电压输入的工作条件下可以通过降低启动电流的方法来降低启动电阻损耗。