【例1-35】 20W超低空载功耗开关电源电路

图1-38所示电路在整个输入电压范围内的空载功耗都非常低（小于150mW），不同输入电压和负载下的效率均大于84%，在0.25A负载下效率为77%，满足能源之星5.0的2W输入功率限值在0.60A负载下效率为81%的要求，满足能源之星5.0的4W输入功率限值。具有安全、可靠的内部限流点，精确的、自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能，使PCB的温度在各种条件下均维持在安全范围内，在输出短路及反馈环路开环时进入到自动重启动保护状态。

图1-38所示的电路是一种通用输入的反激式电源，输出功率为20W，采用了TOP256MN器件。典型应用包括PC待机电源以及其他要求超低空载和待机功耗的设计。本设计为DC输入，整流、PFC升压级和EMI滤波由主转换器提供。也可以将本设计转换为AC输入，只需添加一个输入浪涌热敏电阻、熔断器、桥式整流器和共模扼流圈即可（1A熔断器、5Ω热敏电阻、10mH共模扼流圈和1A桥式整流器）。C1的额定电压选取为450V，在385V（标称）时为输出PFC级馈电时提供裕量。

电阻R1和R2将标称欠压(UV)锁定和过压(OV)关断分别限制在103V DC和450V DC。电阻R4、R5和R10设定不同输入电压下的电流限流点。为了优化各种负载下的效率，电路从空载到满载的4种模式是：多周期调制、固定频率PWM(30kHz)、变频PWM以及固定频率PWM(66kHz)。在所有模式下，控制器均会在占空比和控制极引脚电流之间保持线性关系，以实现各模式之间的无缝切换。对于极低的功耗水平，U1以多周期调制模式(MCM)进行工作，以实现出色的负载、空载和待机工作效率。

电阻R16、R17和C9调整反馈环路的频率补偿，电阻R25为增益限制电阻，用于控制环路的直流增益。在100V DC时的系统带宽为2kHz，相位裕量45°；在400V DC时的系统带宽为3.6kHz，相位裕量60°。图1-38所示电路的设计要点如下：

（1）钳位电容C4与快速二极管VD5（FR106，t=500ns）配合工作，可利用部分漏感能量。从齐纳二极管钳位观察得到的效率增益约为0.4%。该电容还可以将峰值漏极电压降低约20V。

（2）光电耦合器U2具有高CTR值，介于300%～600%之间。这样可减小从次级拉出的电流量，而这些电流是用于在轻载、待机负载和空载条件下使TOPSwitch-HX器件切换到变频、低频模式或MCM模式的。

（3）T1可使电源能够在整个输入电压工作范围内以连续导通模式运行，这有助于减小MOSFET的RMS电流，从而提高效率。变压器T1使用分为两层的初级绕组，它围绕偏置绕组和次级绕组绕制而成。这样可降低漏感和初级绕组电容，并提高空载和待机性能。

（4）为了降低空载功耗，偏置绕组匝数的选取，应使偏置电压在最差负载和输入电压条件下达到8V。

（5）选用TL431(U3)可降低最小阴极电流（从400μA调节到55μA），并可省去R15，可降低10mW的空载功耗。

图1-38 20W超低空载功耗开关电源电路