1 引言
待機是指產(chǎn)品已連接到電源上，但處于未運行在其主要功能時的狀態(tài)。待機的目的就是要降低電源在空載或輕載時的損耗。隨著電器和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的普及，電子產(chǎn)品待機狀態(tài)下的耗電量越來越引起國際節(jié)能，環(huán)保組織和有關(guān)國家的重視。待機能耗不僅浪費電能，而且也制造巨大的環(huán)保壓力。我們知道開關(guān)損耗與電源的工作頻率成正比，因此，可以設(shè)法在電源輸出功率變小乃至于進(jìn)入待機狀態(tài)時，使其工作頻率降低。這可以通過許多控制功能芯片" title="芯片">芯片來實現(xiàn)，例如集成芯片L5991等。目前，很多PWM" title="PWM">PWM芯片還不具有變頻的待機功能" title="待機功能">待機功能，因而，我們可以借鑒L5991芯片的這個功能電路來實現(xiàn)其他PWM芯片的待機功能。
2 L5991芯片的待機功能電路介紹
L5991芯片，是由BCD60II技術(shù)發(fā)展而來的，設(shè)計目的是用一個固定頻率的電流模式控制，實現(xiàn)離線式DC/DC電源應(yīng)用。L5991是一個標(biāo)準(zhǔn)電流型PWM控制器，該控制器具有可編程軟啟動，輸出/輸入同步，閉鎖（用于過壓保護(hù)和電源管理），精確的極限占空比控制，脈沖電流限制，用軟啟動來進(jìn)行過流保護(hù)，和當(dāng)空載或輕載時使振蕩器頻率降低的待機功能等優(yōu)點。
圖1是該芯片待機功能的基本內(nèi)部電路。管腳2外接兩個電阻（RA和RB）和一個電容(CT)，照圖1中連接，是用來分別設(shè)置振蕩器正常運行的工作頻率（fosc）和待機模式的工作頻率（fsb）。實際上，只要待機信號是高電平，該管腳能通過一個N溝道FET內(nèi)部連于參考電壓Vref，所以，定時電容CT通過RA和RB放電。當(dāng)待機信號變低，N溝道FET就關(guān)閉且該管腳懸空，CT只通過RA放電，這樣振蕩器頻率就會變低。VCT在正常運行中由Vref通過RA和RB控制,而在待機時通過RA來進(jìn)行調(diào)控。當(dāng)CT上的電壓達(dá)到3V時，電容會快速地內(nèi)部放電。當(dāng)電壓降到1V時，它開始再次充電。
圖1 L5991芯片的待機功能基本電路
正常運行中RT將等于RA//RB，其頻率公式為
fosc≌ （1）
而在待機時RT=RA，其頻率公式為：
fSB≌ (2)
式中：KT=
L5991通過對與負(fù)載相聯(lián)系的反饋電壓進(jìn)行檢測，在負(fù)載降低到一個定義值（由電路中的元器件參數(shù)來控制）時自動降低振蕩器頻率，而當(dāng)負(fù)載增加并超過第二個極限值時恢復(fù)其正常工作頻率。這樣，由L5991控制工作頻率的系統(tǒng)，就可以依靠其待機功能來實現(xiàn)系統(tǒng)待機和工作時的頻率轉(zhuǎn)換。當(dāng)系統(tǒng)待機時，頻率降低，可以通過對電路參數(shù)的設(shè)置使待機頻率變得很低，從而降低了開關(guān)損耗。
L5991作為一個電流型控制器，其誤差放大器的輸出電壓Vcomp，除偏移量外，是跟主電流峰值成比例的。所以，可以通過監(jiān)控Vcomp來推測電源的負(fù)載情況。
假如，由于負(fù)載減小使得主電流峰值降低，且Vcomp降低到一個固定極限（VT1）時，振蕩器頻率將被設(shè)置到一個較低的數(shù)值上（fsb）。假如，主電流峰值增加且Vcomp超過VT2時，振蕩器頻率將重置在正常值上（fosc）。頻率的變化引起Vcomp的變化，并且由于能量平衡原因而方向相反，因而，提供一個恰當(dāng)?shù)臏蟊憧梢苑乐拐袷幤黝l率在fsb與fosc之間變動。
3 反激式開關(guān)電源" title="開關(guān)電源">開關(guān)電源待機功能的實現(xiàn)
根據(jù)上述L5991芯片的待機原理，我們可以試想，在UC3842構(gòu)成的反激式開關(guān)電源的基礎(chǔ)上加入待機功能。通過對與負(fù)載相聯(lián)系的反饋電壓進(jìn)行檢測，利用芯片內(nèi)部的誤差放大器的輸出值，對頻率進(jìn)行改變。
UC3842芯片的管腳1為誤差放大器輸出，圖2為芯片待機功能的基本電路。
圖2 芯片待機功能的基本電路
該電路的主要原理是：檢測反饋電壓經(jīng)誤差放大器后的輸出值，通過一個遲滯比較器（施密特觸發(fā)器），驅(qū)動開關(guān)管的開通或者關(guān)斷，來實現(xiàn)RT的改變，從而改變電源的振蕩頻率。
我們可以看到，電源處于何種工作狀態(tài)（正常工作或是待機），取決于遲滯比較器的閾值的設(shè)定，而該閾值取決于電源待機和正常工作時的誤差放大器的輸出值。
在實際設(shè)計的電路中，電源電路空載時，輸出約為1.6V，而非輕載時為1.8V以上，因而，我們根據(jù)這個值來設(shè)定遲滯比較器的閾值。遲滯比較器由555芯片加上外圍的電阻構(gòu)成，該比較器的電路圖如圖3所示。
圖3 遲滯比較器電路
圖3中，555芯片的基準(zhǔn)電源VDD為＋5V，由UC3842的腳8輸出基準(zhǔn)電壓給定。遲滯比較器的上下閾值計算如下：
VTH=VDD （3）
VTL= （4）
根據(jù)以上確定的閾值，確定各個電阻的阻值。
電源電路負(fù)載變化時，根據(jù)遲滯比較器的閾值，電源工作在相應(yīng)的頻率。
4 試驗結(jié)果
根據(jù)以上原理搭構(gòu)了由UC3842芯片控制的單端反激式開關(guān)電源電路[1][2][3]，并加入了待機電路，其中取CT=4700μF，RA=RB=20kΩ，驗證了以上原理。
圖4為空載切換成帶5W負(fù)載時的頻率變化，頻率由20kHz變成40kHz，而當(dāng)切換回空載時，頻率則由40kHz變回了20kHz，如圖5所示。
圖4 空載切換成帶負(fù)載時頻率變換
圖5 負(fù)載切換成空載時的頻率變換
圖6及圖7給出了正常工作狀態(tài)和待機工作狀態(tài)下的電源電路的振蕩脈沖和功率MOSFET器件的驅(qū)動信號波形。從圖中可以清楚的看出電源的工作頻率。
圖6 正常工作時的振蕩脈沖和驅(qū)動波形
圖7 待機工作狀態(tài)下的振蕩脈沖和驅(qū)動波形
5 結(jié)語
由UC3842構(gòu)成的開關(guān)電源，完全可以加入待機功能電路來實現(xiàn)待機功能，在空載的時候降低開關(guān)頻率，有效地減少開關(guān)損耗。并且，完全可以在其他PWM芯片上也加入類似的檢測控制電路來實現(xiàn)待機功能。