對能源效率的需求現在正在影響自動化的所有領域。這包括家庭中的白色家電，它們是在家庭自動化與今天具有完全不同的含義的時候構思出來的。幾十年前，當我們開始依賴這些設備時，能源的財務和環境成本比消費者的便利性更重要，但這種不平衡最近發生了變化，現在正在得到解決。

盡管盡了最大努力，但許多家用白色家電因其功能性而始終需要大量能源，其中包括加熱水或空氣（水壺、烤箱、淋浴、洗衣機）、冷卻空氣或其他流體（冰箱）、對流的組合（用于烤面包機和烤箱）或一般運動（洗衣機/干衣機和真空吸塵器中的電動機）。在消費環境中，這些設備需要大約 kW 的能量，并且代表了房主的最大電力成本。

除此之外，越來越多的消費設備正在提供越來越復雜的控制功能或用戶界面。這些本質上是低功耗應用，例如傳感器、顯示器和觸敏面板。使用設計用于提供高水平電流的相同電源為這些輔助功能供電在本質上是低效的，特別是如果它們是在不使用主要功率密集型功能時需要可用的功能。這引起了對輔助離線電源的需求，這些電源可以從交流電源提供相對較低的低于 40W（通常）的直流電源。

這里的一個主要目標是在待機期間提供盡可能高效的電力。為實現這一目標，需要以最具成本、空間和能源效率的方式實施電源。

產品設計工程師還需要考慮白色家電的安全要求。就電源而言，這通常需要隔離解決方案，但在某些情況下，相關規范要求的電氣隔離級別可以通過物理設計來提供。因此，針對低功率輔助離線電源應用領域的隔離式和非隔離式低功率 SMPS 解決方案的需求不斷增長。?

完全集成的解決方案

更高集成度和更穩健的半導體制造工藝的總體趨勢使設備制造商能夠開發用于離線電源轉換的單芯片解決方案。通過將開關 MOSFET 和控制電路集成到單個設備中，現在可以更輕松地設計具有更高功率密度水平的開關模式電源，以提供可部署在白色家電多個區域的輔助電源，并針對輔助功能所需的電量，例如提到的那些。

輔助電源所需的功率因應用和功能而異，從小于 1W 到高達 70W。安森美半導體在為該應用領域開發解決方案方面有著悠久的歷史，擁有廣泛且不斷增長的設備組合。

隨著對超低功率輔助電源需求的增加，安森美半導體最近推出了 NCP1067x 系列高壓開關，該系列專為低功率離線開關模式電源而開發，可以是非隔離（圖 1）或隔離（圖 2) 按設計。它在 SOIC7 封裝中提供了一個完全集成的控制器和功率 MOSFET，使其非常小。

圖 1：典型的非隔離應用（降壓轉換器）

圖 2：典型隔離應用（反激式轉換器）

當 NCP1067x 在固定頻率模式下運行時，它會在負載下降時自動進入待機模式，以降低功耗，它使用跳周期操作。盡管該器件采用自供電設計，這意味著它不需要變壓器上的輔助繞組，但如果輔助繞組可用，則可用于啟用自動恢復過壓保護功能。輸出短路保護的自動恢復也是通過基于時間的檢測來實現的。

由于采用安森美半導體的超高壓技術，NCP1067x 具有集成的 700V 功率 MOSFET，R DS(on)低至 12Ω。在連接到 230V AC 的開放式框架配置中，開發人員可以實現能夠提供 15.5W 的電源。為了改善 EMI，NCP1067x 通過將 ±6% 的變化引入標稱開關頻率來采用頻率抖動。用于應用抖動的掃描鋸齒波形由設備內部生成。在非隔離設計中，使用反饋引腳，將一小部分輸出電壓施加到集成跨導放大器。

對更高擊穿電壓的需求不斷上升

輔助電源設計的另一個關鍵趨勢是對功率 MOSFET 或 BV DS兩端的更高擊穿電壓的需求。一般來說，這與晶體管的物理尺寸有關，這意味著更大的擊穿電壓需要更大的晶體管。在許多情況下，這將導致解決方案對于大多數目標應用來說太大且太昂貴。

對于大多數具有集成 MOSFET 的 SMPS 開關，所使用的技術是平面技術。為了滿足市場對尺寸和成本的限制，這導致了 BV DS為 700V 的設備。然而，更高的 BV DS將提供更好的保護以防止電源浪涌和電壓尖峰，從而產生更強大的最終產品。出于這個原因，為切換臺提供更高 BV DS 的背后有越來越大的動力，這些 BV DS仍然可以提供低成本、小 BoM 解決方案。

對此，安森美半導體開發了一種開關模塊，該模塊將 SMPS 控制器與使用其 SUPERFET ? 2 超級結技術構建的功率 MOSFET 集成在一起，以創建一個模塊，該模塊可提供800V的 BV DS，但仍可采用塑料制造雙列直插式封裝。這一革命性的產品系列率先為制造商提供了可行的解決方案，以提高產品性能，同時仍滿足市場的商業需求。

FSL5x8 電流模式開關系列采用 PDIP-7 封裝，包括一個 PWM 控制器和 SUPERFET 2 功率 MOSFET。通常，要實現 800V 的擊穿電壓需要使用控制器和單獨的分立 MOSFET，但由于安森美半導體的 SUPERFET 2 技術，該公司能夠將兩種器件集成到一個小型封裝中。

這使設計人員能夠使用可用于隔離（圖 3）和非隔離（圖 4）反激式設計的單個器件來解決低功率離線輔助電源設計的高端問題，大約 40W。

圖 3：隔離式光耦合器反饋（使能線路檢測）

圖 4：非隔離直接反饋（禁用線路檢測）

在 NCP1067x 和 FSL5x8 產品中添加用作比較器的跨導放大器，使設計人員可以更輕松地開發非隔離反激式電源，從而優化可用的電路板空間并最小化 BoM。

由于絕大多數低功耗離線 PSU 都在反激模式下運行，因此安森美半導體電源解決方案組合中的這兩款新增產品通過更高的集成度帶來了更高的性能和可靠性，從而帶來更高的功率密度和更低的 BoM成本。

雖然所有非隔離式 PSU 設計在其可提供的功率量方面都受到限制，但此處概述的發展表明，可以設計出一款針對低功率離線 PSU 應用領域的低端和高端應用的切換器，用于輔助 PSU。由于非隔離反激式轉換器通常比隔離變體更高效，因此運營成本也將實現。

使用輔助離線 PSU 的主要目的是減少最終產品使用的待機電流。通過選擇針對應用優化的高度集成器件，開發人員現在可以以更低的電路板空間和最低的 BoM 成本實現這一目標。

審核編輯：劉清