mWSaver技术──最先进的节能技术

先进的节能技术
FAN302HL : 待机功耗低于10mW的PWM控制器
1

现今智能设备充电器的设计挑战
• 更低的待机功耗：符合未来能效法规要求的解决方案
• • 目前能源之星5星级水平要求待机功耗 <30mW 未来两年将会出台更严格的标准，某些 应用领域正在以更快的步伐加紧实施
• 更小的外形
2

不断消耗功率——待机功耗 待机功耗 不断消耗功率
• 现今，全世界所使用的电源数量在60亿只至100亿只之间，这 些电源通常一天有20个小时是插在插座上但未有使用，却一 直在消耗电能 • 一个普通的美国家庭大约有40个不断消耗电能(待机功耗)的电 子产品。这些产品的待机功耗相加起来，几乎占据住宅用电 量的10%。在大多数发达国家，待机功耗的比率也在5%至 10% • 粗略估算，待机功耗会增加全球1%的二氧化碳排放 • 这些数据显示人们对能源消耗越来越关注，同时揭示了降低 待机功耗的深远影响
3

AC-DC电源的主要增长领域 – 通信 电源的主要增长领域
• 对外接AC-DC电源的需求 预计将从2010年的30多亿 个增加至2014年的49.7亿 个，在四年时间内增长 60% • 主要增长领域是通信，手 机是增长推动力
4

智能设备的市场发展趋势
•
以美国市场为例： 以美国市场为例：
o o 在美国市场上，智能电话和一般功能电话的出货量将会拉平。未来几年，智能电话的出货 量将会大幅增长，但功能电话的出货量会持续下滑 在个人电脑方面，平板电脑将成为主要的增长点
•
智能设备的增长趋势正在蔓延到全世界
5

用于智能设备的mWSaver™技术 用于智能设备的
• mWSaver™ 是飞兆半导体针对结合了优化的半导体工艺和 电路技术的新产品的名称，这些产品主要的目标应用是电源 适配器 • 所有带mWSaver™名称的元件将具有业界最低的待机/空载 功耗 • 针对智能设备的mWSaver™解决方案： • 待机功耗低于10mW的PWM 控制器 • 适合5W~10W应用，配合智能设备( 智能电话和平板电脑)的功率范围
6

降低待机功耗所带来的的优势 降低待机功耗所带来的的优势 所带来的
这一点为什么重要? 这一点为什么重要
• • • • • 目前手机充电器的规范要求在待机条件 下功耗低于 300mW 大多数充电器的待机功耗在50-100mW范 围
Energy Savings/Day (MWh)
改用飞兆半导体IC有机会节省的电能 改用飞兆半导体 有机会节省的电能 飞兆半导体
完成这一步，所节省的电能 等同于每年节省超过100万 桶石油
6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 35 100 300
飞兆半导体推出待机功耗低于 低于10mW的 飞兆半导体推出待机功耗低于 的 解决方案 普通充电器每天处于待机状态的时间多 于 >20小时 全球范围每年销售的充电器超过10亿个
飞兆半导体的技术将待 机功耗从100mW 削减 至低于 10mW。每年可 以进一步节省50万桶石 油
Standby Power of Comparison Supply (mW)
7

待机功耗是怎样产生的
Bridge Diode and Filtering AC Snubber Loss RCD snubber Core Loss Isolation 2nd Recovery Loss Rectification Vo
Power Switch Start-up resistor Loss Switching Loss and Gate driving Loss 2nd shunt regulation divider resistor Loss
PWM Controller PWM IC operation Loss
Optocoupler 2nd FB Loss
Error Amplifier and Loop Compensation
• 在典型反激式转换器的典型控制电路中，待机功耗主要 包括：开关损耗和导通损耗，以及PWM控制电路损耗
8

降低待机功耗 – 间歇模式
• IC的工作损耗，可占到待机总功耗的15% • 如下图所示，飞兆半导体的解决方案在间歇模式下具有非常低 的工作电流
9

降低待机功耗 – 间歇模式
• 在间歇模式中，MOSFET的损耗和缓冲吸收回路的损耗与间歇 工作频率的关系非常密切 • FB引脚的电压水平(VFB)是调整PWM间歇周期的关键因素。因 此，可以通过控制VFB ，来决定间歇模式的开关频率 • 右图所示为间歇模式下的 V 调制方法，通过控制间歇 V V 模式的周期，可以在无负 载情况下获得极低的待机 功耗 Gate
FB_H FB FB_L
TSW_OFF
TSW_ON
TBurst Zoom in
Gate
Fsw=85KHz
10

同级最佳的待机功耗
• FAN302HL ：待机功耗低于 10mW 的PWM控制器，比现有 能源之星的5星级水平要求 (低于 30mW)还要低很多
11

FAN302HL的内部框图和功能 的内部框图和功能
高电压启动 HV
8 OTP VS OVP
Latch-off Protection VDD
保护
跳频
• • •
2
无需二次反馈电路的恒流(CC)控制 控制 无需二次反馈电路的恒流 高电压启动 超低待机功耗： 低于10mW ( 超低待机功耗： 低于 )
OVP OVP
VDD-O VP OSC with Frequency Hopping S R Q
Soft Driver
15V
Latch-Off release VDD- LH
CV/CC 控制
EA_I Constant Current Regulation Peak Detector Blanking Circuit EA_V 1
VDD
3
Internal Bias
Constant Current Controller
UVLO OFF time Modulation
16V/5V
Slope Compensation Tdis
VS OVP
3V
S/H
4
GND
5 Green Mode Controller R 3R
5V
S/H = Sample and Hold
6
• VS OVP(2.8V) 带有闭锁模式 GATE • 85kHz的固定PWM频率，具有抖频功能以减小 EMI • 线性开关频率逐渐减小的恒流(CC)调整 • 间歇模式的固定开关频率恒压(CV)调整 • 逐周期电流限制 CS • 带有自动恢复功能的VDD过压保护(27V) • VDD欠压锁定(UVLO、5V) VS • 栅极输出最高电压箝位在15V • 固定的过热保护(OTP) • SOP-8封装 FB • 带有闭锁模式的OTP
12