低功耗反激转换器在待机效率优化中的应用
发布日期： 2020-04-16 | 分类： 硬件知识笔记 | 标签： #反激变换器 #待机功耗 #电源设计 #UCC28710
一、 反激拓扑（Flyback）的优势与现状
反激拓扑（Flyback Topology） 是低功率 AC/DC 转换领域最常用的电源架构。其最大的优势在于能够以极简的结构实现多路输出隔离、超宽的输入电压范围以及极佳的性价比。
这种拓扑广泛应用于：
- 消费电子：智能手机、平板电脑的 USB 充电器及适配器。
- 辅助电源：电视、电脑显示器、白家电内部的待机电源系统。
- 工业物联网：小功率传感器的离线电源。
二、 待机功率的“微瓦级”挑战
随着全球绿色能源标准（如美国 DoE Level VI、欧盟 CoC V5 Tier 2）的推行，电源适配器的待机功耗（No-load Power Consumption）已成为设计的核心指标。
对于手机充电器等应用，行业标准已从 30 mW 进化到要求低于 10 mW。极低的待机功耗不仅符合法规，还为设计人员带来了以下优势：
- 降低温升：减少适配器在插座上长期插电时的发热。
- 降低成本：允许使用更小规格的输入滤波电容和散热组件。
- 系统灵活性：在总待机功耗受限的情况下，为系统的其他活跃监控电路预留更多功率余量。
三、 传统反馈机制的瓶颈
要实现 < 10 mW 的待机功耗，传统的“TL431 + 光耦”反馈结构面临着巨大的挑战：
- 偏置损耗：TL431 通常需要约 1 mA 的最小阴极电流（）来维持稳压精度。
- 分压电阻损耗：光耦侧的偏置电流在空载时会产生持续的能量消耗。
为了打破这一限制，现代低功耗电源设计转向了**原边反馈调节（PSR, Primary-Side Regulation）**技术。
四、 高效 PSR 控制器方案：TI UCC28710 与 UCC28720
TI 的 UCC28710 系列控制器代表了目前 PSR 技术的领先水平，它无需光耦即可实现精确的恒压恒流（CVCC）控制。
1. UCC28710：MOSFET 驱动的高精度方案
- 智能休眠模式：该控制器的工作电流低至 95 μA。在轻载或空载时，它会进入频率调制（FM）和幅度调制（AM）相结合的模式，大幅减少开关损耗。
- 高集成度：内置高压启动电路，消除了外部大阻值启动电阻产生的静态损耗。
2. UCC28720：BJT 驱动的成本优化方案
在极低功率（< 5W）应用中，使用 BJT（双极型晶体管） 代替 MOSFET 具有显著的成本优势。
- 动态基极电流控制：UCC28720 能够根据负载情况实时调节 BJT 的基极驱动电流。在空载时减小驱动力以降低驱动损耗，在重载时确保管子充分饱和，从而在全负载范围内保持高效率。
五、 实测性能分析：迈向 10 mW 目标
以基于 UCC28710 开发的 5V/1A USB 适配器 为例，其实测数据展示了卓越的能效表现：
| 测试项 | 115V AC 输入 | 230V AC 输入 | 能效标准要求 |
|---|---|---|---|
| 待机功耗 | 6.8 mW | 8.2 mW | < 30 mW |
| 平均效率 | 82.5% | 81.8% | > 73.6% |
这些数据证明，通过 PSR 技术和低静态电流控制器的配合，量产级设计完全能够跨越 10 mW 的待机门槛。
六、 结论
反激拓扑依然是小功率隔离电源的不二之选。在“待机功耗竞赛”中，摒弃传统光耦、采用原边反馈（PSR）技术是降低功耗的关键路径。通过合理选型如 UCC28710（适配 MOSFET）或 UCC28720（适配 BJT），工程师可以在保证动态响应的前提下，轻松应对全球最严苛的绿色能源规范。