开关电源中PWM芯片待机功能的研究

1    引言

待机是指产品已连接到电源上，但处于未运行在其主要功能时的状态。待机的目的就是要降低电源在空载或轻载时的损耗。随着电器和网络产品的普及，电子产品待机状态下的耗电量越来越引起国际节能，环保组织和有关国家的重视。待机能耗不仅浪费电能，而且也制造巨大的环保压力。我们知道开关损耗与电源的工作频率成正比，因此，可以设法在电源输出功率变小乃至于进入待机状态时，使其工作频率降低。这可以通过许多控制功能芯片来实现，例如集成芯片L5991等。目前，很多PWM芯片还不具有变频的待机功能，因而，我们可以借鉴L5991芯片的这个功能电路来实现其他PWM芯片的待机功能。

2   L5991芯片的待机功能电路介绍
   
　　L5991芯片，是由BCD60II技术发展而来的，设计目的是用一个固定频率的电流模式控制，实现离线式DC/DC电源应用。L5991是一个标准电流型PWM控制器，该控制器具有可编程软启动，输出/输入同步，闭锁（用于过压保护和电源管理），精确的极限占空比控制，脉冲电流限制，用软启动来进行过流保护，和当空载或轻载时使振荡器频率降低的待机功能等优点。

图1是该芯片待机功能的基本内部电路。管脚2外接两个电阻（RA和RB）和一个电容(CT)，照图1中连接，是用来分别设置振荡器正常运行的工作频率（fosc）和待机模式的工作频率（fsb）。实际上，只要待机信号是高电平，该管脚能通过一个N沟道FET内部连于参考电压Vref，所以，定时电容CT通过RA和RB放电。当待机信号变低，N沟道FET就关闭且该管脚悬空，CT只通过RA放电，这样振荡器频率就会变低。VCT在正常运行中由Vref通过RA和RB控制,而在待机时通过RA来进行调控。当CT上的电压达到3V时，电容会快速地内部放电。当电压降到1V时，它开始再次充电。

图1  L5991芯片的待机功能基本电路

正常运行中RT将等于RA//RB，其频率公式为
   
fosc≌    （1）

而在待机时RT=RA，其频率公式为：
   
fSB≌    (2)

式中：KT=
   
L5991通过对与负载相联系的反馈电压进行检测，在负载降低到一个定义值（由电路中的元器件参数来控制）时自动降低振荡器频率，而当负载增加并超过第二个极限值时恢复其正常工作频率。这样，由L5991控制工作频率的系统，就可以依靠其待机功能来实现系统待机和工作时的频率转换。当系统待机时，频率降低，可以通过对电路参数的设置使待机频率变得很低，从而降低了开关损耗。

L5991作为一个电流型控制器，其误差放大器的输出电压Vcomp，除偏移量外，是跟主电流峰值成比例的。所以，可以通过监控Vcomp来推测电源的负载情况。