創新的低待機損耗解決方案應用于反激式轉換器

圖四、輸入230 VAC 的無載測試波形 (Ch1-Gate Ch2-VDD)

圖五、等式(3) 與 (4) 的參數定義示意圖

最后部分為 C 區域的功耗改善方式。

FAN6756　的反饋電壓引腳 (FB)通過TL431與光耦合器獲得次級端的輸出電壓信息，以此信號決定柵極的占空比;如圖六所示，流經光耦合二極管的正向偏壓電流(IF)經過電流轉換比 (CTR)后，將可控制初級端的反饋電流 (IC)。

圖六、 次級端電壓調變(Secondary-side Regulation)電路

在無載條件下反饋電流 (IC)將呈現最大值，因為于此情況下會有最高的輸出電壓，進而引起最大的正向偏置電流于次級端，如果想減少反饋環路 (C區) 的無載功率損耗，勢必需從PWMIC 本身來消減此功耗。

如何消減功耗呢?圖七所示為光耦合器 (PC-817) 的電壓-電流曲線，如果可以把反饋電流 (IC) 降至比0.5毫安或更低，這光耦合器 (PC-817) 將被迫工作在非線性區域，甚至進入“死區”。 FAN6756 依上述原理, 于無載情況下通過飛兆半導體的專利技術降低反饋電流 (IC) 的大小，使光耦合器幾乎工作于非線性區，進而降低反饋環路的功耗。

圖七、光耦合器 (PC-817) 電壓-電流曲線

于無載情況下，FAN6756切換其內部的反饋阻抗 (ZFB)，要減少反饋電流 (IC) 便必須將反饋阻抗(ZFB)　切換到大阻抗值，使光耦合器 (PC-817) 進入到非線性區，此方法亦可遲緩電壓反饋響應，進而增加柵極驅動脈沖時間間隔 (tBurst);間接降低 B區域的功率晶體管功耗，等式(5)所示為光耦合器于次級端的功耗表示式。

從圖八邏輯電路圖中，可得知如何去開關反饋阻抗 (ZFB);于無載條件下，反饋電壓值將與內部的 VREF1與VREF2作比較，若反饋電壓小于VREF1，邏輯電路將會關閉柵極并將反饋阻抗 (ZFB) 開關至高阻抗值;反之當反饋電壓大于VREF2時，邏輯電路將反饋阻抗 (ZFB) 切換回低阻抗值并使柵極繼續輸出，目的是使光耦合器于柵極將輸出時可工作于正常的工作區域。

圖八、反饋阻抗(ZFB)的開關邏輯電路圖

FAN6756 與 FAN6754無載損耗計算實例

將飛兆半導體新、舊PWM IC：FAN6756 與FAN6754 置于相同的測試板上 (其額定輸出電壓/電流規格為19V/3.42A)，量測無載時與輸入電壓為230V時的相關參數值，并將這些實測參數帶入表一中所提的無載損耗計算式， 可得到如表三所計算的損耗值。以前的 PWM IC (FAN6754) 并沒有集成飛兆半導體的創新節電技術，所測得的無載損耗為 73mW。

圖九、輸入230 VAC 的無載測試波形 (Ch1-Gate Ch2-VDD)

表三、FAN6756 與 FAN6754 無載的主要損耗計算表(不含變壓器損耗)

結論

這篇文章詳細探討FAN6756降低電源供應器整體待機功率損耗的方法。首先以數學表示式大約表示出主要的開關損耗和控制電路損耗，進而確認降低開關頻率 (FSW) 與增加柵極脈沖時間 (tBurst) 為降低功率晶體管功耗的主要對策，接著導入多項飛兆半導體創新的專利技術去實現更低的整體待機損耗。最后，應用于一款實際的交流反激式轉換器系統中，其額定輸出電壓/電流規格為19V/3.42A，在230V 交流輸入且于輸出無載時，輸入功率只有30mW。