除了体积小型化、功率密度最大化外，ac适配器还必须满足或超出未来的节能标准和环保要求。本文介绍了飞兆半导体针对这些最新标准和要求，为降低ac适配器的功耗所做出的努力。

    一直以来，功率管理业界都努力不懈地控制和降低手机等电子设备的功耗，寻找延长电池使用时间的方法。这种片面的关注常常忽略了另一方，即“墙壁电源”(如手机的ac适配器)的功率控制。

    但最新的市场趋势和最新出台的法规，要求ac适配器等器件满足或超出未来的节能标准和环保要求，如美国环保署(epa)用于单电压外部ac/dc电源的energy star(r)(能源之星)倡议。业界需要做出配合，确保电源设计符合标准、甚至得以提升。

    除了在轻负载和满负载情况下高效工作外，ac适配器还应尽可能的小型化。最小的尺寸(及最大的功率密度)是由ac适配器“立方体”所能耗散的热量来决定的，并需要维持合理的环境温度。

    图1：ltc3455的简化框图。

    ac适配器的功耗

    ac适配器以一定的效率将线路的电能传送给负载，如：

    h = pout/pin = pout/(pout + pd)

    此处，h=效率、pout=传送给负载的功率、pin=从交流线路吸收的输入功率、pd=ac适配器的内部功耗。

    变换此方程式得到功耗与输出功率之间的关系：

    pd = pout*(1-h)/h

    从方程式2中，我们看到在适配器里，效率为80% 的开关稳压器的功耗相当于传输功率的25%，而效率为50% 的线性稳压器的功耗等于提供给负载的功率，即从交流线路所吸收的功率的一半。本示例中，线性稳压器在工作状态下消耗的功率是开关稳压器的四倍之多。因此，提供3w峰值功率的5v/620ma ac适配器，在开关模式下会在适配器壳体内消耗750mw的功率，而在线性模式下则消耗3w。

    ac适配器的功率密度

    ac适配器一般要求的壳体温度最大不得超过75℃。壳体温度的升高与功耗和环境温度(假设最大为45℃)成正比。密闭壳体内可消耗的热量由热传递和热辐射等热力学规律来决定。一个简单的塑料壳尺寸模型为：

    v = h*w*l =0.5*1*2 = 1 inch3

    此处，h=高度、l=长度、w=壳的宽度，加上热源会通过ansys(基于无限元方法的热仿真器)进行分析。壳体因电源而生热，并获得壳体表面温度的变化曲线。第一级仿真表明，在壳体内需要消耗1w的功率来产生壳体表面的峰值温度，约74℃(环境温度45℃)。

    因此，示例中的ac适配器可安放在这样的壳体中而不会产生过热，而线性稳压器则肯定会超出所允许的最高温度极限。

    满负载工作

    为了达到“能源之星”有源模式的效率标准，示例中3w ac适配器的效率必须高于60%。使用飞兆电源开关(fpstm)fsd210离线功率转换器等开关稳压器，便能轻易达到或超越这个性能要求。该器件包含用于电流驱动和感应(最小击穿额定值为700v)的完全雪崩额定值、低导通电阻sensefet横向dmos晶体管(ldmos)、以及电压模式pwm ic。这个组合可将外部元件数量减至最少，同时简化设计、降低目标“绿色模式”ac适配器应用的功耗和成本。此外，该器件还具有欠压锁定、前沿消隐及热关断等保护功能。

    图1所示为使用此ic的ac适配器简化框图。线路电压通过二极管桥式整流器br整流并施加于变压器t1的初级。在这种电压模式反馈结构下，当开关sw为on时，电能存储在变压器中，并在开关处于off时将电能传递给负载，时钟频率为134khz。输出电压通过ka431电压基准进行稳压，而光耦合器oc通过向初级(fod2741共封装电压基准和光耦合器)提供隔离反馈而闭合控制回路。

    无负载工作

    为了满足“能源之星”的无负载标准，3w ac适配器的功耗应该小于0.5w。最新的设计可在无负载状态下达到低至0.1w的功耗。但是，传统及一般的解决方案都不能实现这种性能水平。在无负载状态下引起功耗的因素很多，包括ic功耗、snub网络(snub)、变压器和桥式整流器。所有与这些因素相关的损耗必须被大幅降低，以便将功耗限定的范围内。

    无负载效率的目标，可通过使用fsd210功率开关等器件的突发工作模式来实现。通过选通时钟频率，并