【导读】大家手中的电子消费类产品每天大部分时间并没有处于满载状态，而处于待机或轻载的时间居多。电源的待机能耗也逐渐备受关注，安森美半导体推出基于NCP1937电源管理组合控制器的高性能、低待机能耗的电源方案，有效地提高了75w以上电源的性能。
NCP1937基本特性简介
NCP1937是安森美半导体新近推出的一款组合控制器(Combo Controller)，在单芯片中集成了功率因数校正(PFC)控制器及准谐振(QR)反激控制器，能用于设计紧凑、高能效、待机及轻载能耗极低的适配器等电源。
NCP1937引脚配置图
NCP1937采用SOIC-20封装，上图显示的是其引脚配置图。其中，HV/X2引脚用于高压启动电路输入，还用于输入X电容放电。BO/X2引脚为整个IC执行输入欠压检测，还用于为输入X电容放电并检测线路电压范围。PControl控制PFC传导误差放大器输出，补偿网络连接此引脚及地，以设定环路带宽。而连接在PONOFF引脚与地之间的电阻设定PFC关闭阈值。PSTimer引脚进行省电模式控制及定时器调节。
NCP1937重要功能
NCP1937组合控制器集成了PFC控制器和QR反激控制器。其中，PFC控制器采用临界导电模式(CrM)工作，带谷底开关、恒定导通时间控制及最大频率钳位功能；采用新颖的架构来确定输出功率，并根据输出功率来启用/关闭PFC段；PFC控制器的跟随升压架构根据交流线路电压独立调节PFC输出电压(美国交流电压输入条件下为250 V，欧洲/亚洲交流输入条件下为400 V)，并降低功率耗散；线路电压前馈功能增加了动态范围，并提升噪声抗扰度；PFC控制器还提供极佳的瞬态负载响应，因为包含动态响应增强器(DRE)；软过压保护特性降低负载瞬态期间出现可听噪声的可能性。
NCP1937中的QR反激控制器在不同反馈输入电压条件下的工作谷底
基于NCP1937的85 W适配器演示板性能测试
安森美半导体基于NCP1937组合控制器开发了一款85 W适配器演示板。该演示板可工作在宽范围输入电压条件下，提供20 V的额定输出电压。演示板除了使用NCP1937，还使用安森美半导体NCP4303次级端同步整流控制器提供次级端同步整流，并使用安森美半导体用于低待机能耗电源适配器的NCP4355次级端控制器进行次级端空载检测控制。
基于NCP1937、NCP4303和NCP4355的85 W低待机能耗适配器演示板
电源满载状态性能测试
基于NCP1937的85 W适配器演示板提供高达90.18%的平均能效
上图为演示板在不同输出功率条件下的能效测试数据及曲线图。测试显示，这85 W演示板在115 Vac、92.99 W输入功率(Pin)条件下，能效达91.28%；在230 Vac、91.85 W Pin条件下，能效达92.41%；平均能效高达90.18%。
电源轻载状态性能测试
此演示板在轻载条件下的能耗极低，也提供较高能效。如在115 Vac、5.027 W Pin条件下，能效达79.85%；而在115 Vac、11.640 W Pin条件下，能效达85.91%。而在230 Vac、5.055 W Pin条件下，能效达79.13%；在230 Vac、11.869 W Pin条件下，能效达84.25%。
电源节电模式性能测试
进入节电模式（PSM）的波形
如前所述，NCP1937包含独特的省电模式(PSM)，能够用于在空载条件下将适配器待机能耗降至最低。此85 W演示板采用双线连接时测得的数据显示：115 Vac时，NCP1937在省电模式能耗仅为4.82 mW；265 Vac时，NCP1937在省电模式下的能耗为8.68 mW。
电容放电测试
值得一提的是，为了符合安规，AC-DC电源必须在插头从交流插座拨出后小于1秒时间内完成自动对EMI输入滤波器X2电容放电。为了符合此要求，NCP1937给X2电容放电的步骤是：
(1) 检测到移除交流电压(拨出AC插头)时，BOX2及HVX2引脚上的电压变为静态。额定的95 ms定时器计时必须用完，以使控制IC通报交流电压已移除。通报交流线路移除时驱动脉冲停止。
(2) Vcc电压由内部下拉电流源(额定电流11.5 mA)放电至Vcc(off)阈值。
(3) 一旦Vcc被下拉至Vcc(off)，启动电流源以额定3.75 mA电流导通，并将X2电容中存储的电荷传输至Vcc电容。
根据VCC电容与X2电容的相对尺寸大小 ，有可能使Vcc电压到达Vcc(on)阈值并重启控制器。然后必须再次检测到移除交流线路。
NCP1937通过检测交流条件来给X2电容放电，节省空载能耗
NCP1937也能在较高负载条件下提供优异的功率因数。测试显示，此85 W演示板在115 Vac条件下50%、75%和100%负载时的功率因数分别达0.978、0.984和0.985；在230 Vac条件下75%和100%负载时的功率因数分别达0.943和0.956。
结语
安森美半导体的NCP1937组合控制器集成了PFC控制器和准谐振反激控制器，是一款高能效、低待机能耗(可低于10 mW)的方案，适合75 W以上功率的电源应用，如笔记本及台式一体机电源适配器。本文介绍了NCP1937的关键特性以及基于NCP1937开发的85 W电源适配器演示板能效测试结果，阐释了部分关键功能的工作原理，帮助设计人员更好了解这组合控制器的特性及优势，以开发高能效、低待机能耗的75 W以上电源方案。
