[发明专利]具有微功耗待机功能的容开电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种将交流市电变换为低压直流的电源装置，尤其是一种可以满足用电设备待机要求且待机时电源本身耗电极低的电源装置。 

背景技术

目前大多数的电子设备为了延长使用寿命和节约能源，都设置了待机(STAND-BY)模式，即：在设备暂时不工作时，让设备进入休眠状态，在待机模式下，电子设备的耗电做到最低。为了保证电子设备随时能够恢复工作，电源必须处于工作状态，给主机电路供电，以便设备可以随时收到开机信号。现在，主机电路待机时的耗电可以做到极低，比如做到微瓦级，这样设备待机时能耗的主要矛盾就转到了电源上。由于开关电源的高效率，它正在取代线性电源被广泛使用在电子设备的电源电路中，在大电流输出时，开关电源的输出效率可以很容易做到90％以上，但当输出功率很低小如小于1W时，开关电源的功率就变得很低，很难做到超过50％。 

由于现在许多电子设备如显示器、电视机、打印机、扫描仪、传真机等大部分时间都工作在待机状态，所以，电源在待机时的输出效率就变得尤为重要。为此，国际能源组织(IEA，International Energy Agency)提出了1W计划，就是指电子设备在待机时的消耗功率控制在1W以下，目前美国、欧盟已经开始执行严格的待机标准。为了提高待机时开关电源在小功率输出时的效率，目前常用的方法有：1、降低开关电源工作频率；2、间歇模式，让开关电源工作在脉冲输出状态；3、在待机工作供电时用另外一套小功率的隔离电源供电。这样做的结果是可以将开关电源在几乎没有电流输出的情况下，将开关电源本身的功耗降到1W以下。 

目前普遍认可的待机解决方案有两种：一种是，正常输出功率100-150W以下的电源，在待机时直接采用间歇模式工作，待机功耗可以满足IEA提出的待机标准，如安森美、Phiphs、TI的绿色电源芯片都采用这种方式，但采用间歇模式降低待机功耗是有限的，且工作在间歇模式时输出电源波动很大；另一种是，对正常工作时输出功率200W以上的电源，在待机时采用另外一套小功率电源供电的方式，但采用附加电源来降低待机功耗的办法无疑是大大增加了电源的成本。所以，待机问题迄今为止还没有完全满意的解决方案。 

对于开关电源，其损耗主要由三部分组成：1、开关管在导通和截止过程中的损耗；2、 高频变压器损耗；3、整流二极管损耗。这三种损耗在每个开关周期过程中是固定的，额定输出功率越大的开关电源其固定损耗就越大，但输出功率越大，固定功耗与输出功率比例就越小，这也就是高压、大功率开关电源在满负荷输出时效率相对较高的原因。可以通过选用导通、截止特性好的MOFET、高频损耗小的变压器和耗散功率小的控制电路来减小开关电源的固定损耗，以达到减少待机功耗的目的，但这样做的结果会增加电路的成本。降低开关电源的工作频率也可以达到减小待机损耗的目的，但减少是比较有限的。 

目前开关电源降低待机功耗公认可行的办法是：在待机时让开关电源工作在间歇状态，即减少输出的占空比，但这种办法降低待机功耗的效果还是有限的。开关电源的特点是：输出功率越大，效率就越高，而输出功率越小，效率就越低。所以，如果用减小开关电源固定功耗的方法来实现降低开关电源的待机功耗，这是从原理上就不容易实现的高成本提高待机输出效率之路，即不是解决待机功耗的有效方法。 

现有的开关电源都含有电源管理芯片，为了解决上电电阻的功耗问题，目前普遍采用的办法是在芯片里设置一个高压电流源开关，当开关电源正常启动后关闭开关，但这增加了电源芯片的工艺难度，也增加了电源管理芯片的成本。 

现有的电源中的整流滤波电路在电源接通的瞬间有可能产生巨大的滤波电容充电电流，这个大电流会减少滤波电解电容器、电源开关以及电源插头、插座的使用寿命，并对交流市电产生严重的污染。为了解决这个问题，可采用的措施是：在滤波回路加一个电感线圈或一个浪涌电流限制电阻，由于电感线圈的成本、重量和体积的限制，只有在特殊要求的场合才会采用电感线圈作为限制浪涌充电电流的解决方案。比较简单的解决办法是：使用串联热敏电阻或普通电阻限流，用继电器、可控硅或其它电子开关在上电结束后将电阻短路。但实际上由于成本的因素，且许多电子设备接通市电后很少再断开电源(工作在待机状态)，所以一般小功率电子设备基本不考虑限制浪涌充电电流限制措施。现在的电子设备在朝着取消机械电源开关的方向发展，许多电子设备只使用轻触开关来打开、关闭电源，在插拔电源插头时有可能在瞬时造成整流滤波电路的多次上电过程，一方面是对上电过程的控制提出了更高的要求，另一方面也给解决待机问题提出了更高的标准和要求。