极低待机功耗电源控制集成电路关键技术研究

随着环保意识增强与全球能源呈现短缺，世界各国相继制定了日趋严格的能效法规。电源是电子系统中必不可少的组件，作为内部供电模块或者作为外部电源适配器广泛应用于家电及电子产品中。很多用户为了方便而不把空调、电视等家用电器完全关机，家电待机能耗已占到家庭电力消耗的10%以上，千家万户所消耗的待机能耗统计起来是一个天文数字。本项目以极低待机功耗电源控制集成电路及系统为研究对象，以多模式工作下低功耗控制策略和控制理论、失效与补偿机制、功率电路低功耗控制技术、高效控制驱动系统等为研究内容，建立基于该待机电路实验系统；实现在功率≤60W的应用中提供低于300 mW的空载(待机)能耗，且在整个电源设计中尽力减少功率浪费的条件下，能实现低于100 mW的空载能耗，满足并超越"能源之星"2.0版要求。将该待机控制电路在使用交流电的家电、电子信息产品等设备上进行推广，为开创交流供电待机电路低功耗的新领域奠定基础。

近些年来，随着能源危机的加剧，人们越来越关注电子设备的效率和功耗，尤其是待机功耗。电源作为各种用电设备的心脏，既是电子工业的基础产品，也是节约能源的重要环节，其中降低电源待机功耗已成为目前明确的低功耗指标。本项目对开关电源控制器进行了深入研究，通过理论分析和电路验证，最终设计了一款单片集成的低待机功耗电源控制芯片及系统。首先从整个系统出发，对开关电源系统中各种损耗进行分析和研究，总结出降低系统待机功耗的方法并贯穿于整个系统的设计之中。基于传统的片外启动电路和电流采样电路，提出了一种可集成于片内的低功耗启动电路和低功耗电流采样电路，经过测试验证，片内启动电路和片内电流采样电路均能正常工作，降低了系统功耗。研究了AC/DC电源芯片的不同调制方式，所设计的芯片采用多模式调制方式，能够根据负载的变化在准谐振调制方式（QR）、脉冲频率调制方式（PFM）、和跳周期调制方式（BURST）之间切换，保证宽负载范围内系统的高效率，符合绿色能源技术的发展趋势。最终设计了一款低待机功耗的开关电源芯片和系统，经过测试其待机功耗低于90mW，平均效率大于83%，远远满足“能源之星”V2.0标准对电源待机功耗和效率的要求。