近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為全球性問(wèn)題，無(wú)論什么領(lǐng)域都需要支持環(huán)境保護(hù)。在電源領(lǐng)域?qū)?jié)能的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，不僅對(duì)轉(zhuǎn)換效率，甚至對(duì)待機(jī)功耗也都制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等。而且，作為減輕環(huán)境負(fù)荷的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)減少工業(yè)廢棄物的要求越來(lái)越高。基于這些情況，我們就電源技術(shù)在減輕環(huán)境負(fù)荷方面的發(fā)展趨勢(shì)，采訪了ROHM株式會(huì)社LSI本部 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)擔(dān)當(dāng) 應(yīng)用工程部的加藤 遼先生。

－節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為全球范圍的硬性要求。在電源領(lǐng)域，高效化成為第一課題已經(jīng)由來(lái)已久。最近聽(tīng)說(shuō)對(duì)減少電源領(lǐng)域工業(yè)廢棄物的措施也要求越來(lái)越嚴(yán)苛。請(qǐng)您先介紹一下相關(guān)情況。

比如AC適配器等電源，由于對(duì)電氣產(chǎn)品的性能和功能不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，所以除了供給必要的電壓和電流之外，并沒(méi)有什么特別需要評(píng)估的項(xiàng)目?？墒墙陙?lái)，對(duì)AC適配器等外部電源的關(guān)注度也已經(jīng)非常高了。我想這還是因?yàn)榄h(huán)境問(wèn)題，以及為了滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要包括技術(shù)解決方案在內(nèi)的諸多努力。在環(huán)境問(wèn)題方面，AC適配器等有兩個(gè)重要課題。一個(gè)是“高效化”。另一個(gè)是為了減少工業(yè)廢棄物，減少AC適配器等外部電源本身的“數(shù)量”。

－明白了。那么接下來(lái)請(qǐng)您逐一介紹一下。首先是高效化，在我的印象里，效率現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平了吧。

用于電子設(shè)備等的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，效率高達(dá)95%左右的產(chǎn)品并不罕見(jiàn)，所以可以說(shuō)的確已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。但是，關(guān)于AC適配器等AC/DC轉(zhuǎn)換器的話，隨著開(kāi)關(guān)方式的普及，效率已經(jīng)得到很大程度的改善，但大多數(shù)的效率還只是停留在80%~90%的級(jí)別。

－這么說(shuō)來(lái)，作為電力來(lái)源的AC/DC轉(zhuǎn)換的效率改善就顯得非常重要了。

的確如此。電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量逐年增加，用電量也與其成正比呈逐年增加的趨勢(shì)。如今，電氣產(chǎn)品每年生產(chǎn)50億臺(tái)左右，其中大多數(shù)都配備有電源模塊或電源電路。假設(shè)這些電源的損耗1臺(tái)能夠改善1W，那么簡(jiǎn)單計(jì)算一下就可以知道每年可節(jié)約50億W的用電量。這相當(dāng)于5座核電站的發(fā)電量，是非常巨大的節(jié)能效果。我想這一點(diǎn)是很容易理解的。

－這樣一想還真切實(shí)感受到了改善已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。

在這樣的背景下，各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體等也在不斷加強(qiáng)效率方面的管制和規(guī)定，開(kāi)發(fā)滿足這些標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的電源模塊和電源電路已經(jīng)是必經(jīng)之路。

－比如有什么樣的標(biāo)準(zhǔn)？

舉個(gè)AC適配器相關(guān)的例子來(lái)說(shuō)，就是美國(guó)能源部（DOE）的六級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)。這是2014年2月發(fā)布、2016年2月開(kāi)始實(shí)施的很嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)象AC適配器等外部電源如果不滿足該標(biāo)準(zhǔn)，將不允許在美國(guó)國(guó)內(nèi)銷售。如下表所示，該標(biāo)準(zhǔn)按額定輸出功率分類，并規(guī)定了工作時(shí)的平均效率和無(wú)負(fù)載時(shí)的功耗。

－在這里的這臺(tái)電腦的AC適配器是16V、2.5A。

這樣的話，輸出電壓6V以上，輸出功率是40W，在上表中對(duì)應(yīng)第2行。計(jì)算一下平均效率應(yīng)該是87.6%以上，無(wú)負(fù)載時(shí)的功耗應(yīng)該是0.1W以上。這就是說(shuō)，這款A(yù)C適配器如果不白用開(kāi)關(guān)方式，則基本上不可能滿足要求，即使采用開(kāi)關(guān)方式也是相當(dāng)苛刻的條件。

－這也就是說(shuō)，要想滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須有更高效率的解決方案對(duì)嗎？

我認(rèn)為解決方案中還是必須融入更高效的技術(shù)或方式。以往的AC/DC轉(zhuǎn)換器電路簡(jiǎn)單又比較便宜，所以整流元件多采用使用了二極管的二極管整流方式。提高二極管整流方式效率的主流作法是改善MOSFET等開(kāi)關(guān)元件和二極管等整流元件的特性，但僅憑這些功率元器件的改善已經(jīng)無(wú)法追趕近年來(lái)的要求。

由于元器件技術(shù)是有極限的，為了解決這些問(wèn)題，作為更高效的電路技術(shù)，多采用同步整流方式。

－據(jù)了解，DC/DC轉(zhuǎn)換器因從二極管整流方式變?yōu)橥秸鞣绞蕉剐实玫酱蠓嵘?，道理是否是相同的呢?/p>

基本上是相同的方法。工作方式是與一次側(cè)的開(kāi)關(guān)同步，使二次側(cè)的整流元件MOSFET導(dǎo)通/關(guān)斷。整流元件從二極管變?yōu)镸OSFET后，與二極管的Vf對(duì)應(yīng)的傳導(dǎo)損耗成為MOSFET的導(dǎo)通電阻和Ids引起的壓降。您應(yīng)該知道，同步整流方式所使用的MOSFET的導(dǎo)通電阻非常低，通常只有十幾毫歐左右，所以可大幅降低損耗。這一點(diǎn)的道理與DC/DC轉(zhuǎn)換器是相同的。

－我想DC/DC轉(zhuǎn)換器采用同步整流方式已經(jīng)是很早以前的話題了。為什么在AC/DC轉(zhuǎn)換器中二極管整流還是主流方式？

大多數(shù)低電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器都采用同步整流方式，所以同步整流方式并不是什么嶄新的技術(shù)。但是，AC/DC轉(zhuǎn)換器在控制方法等方面還存在一些課題，成為普及同步整流方式的障礙。

很多AC/DC轉(zhuǎn)換器是PWM反激式轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸入輸出條件或變壓器規(guī)格使用連續(xù)模式工作。然而，單單與同步整流方式組合的話，在連續(xù)模式工作時(shí)將無(wú)法正?？刂?，一次側(cè)開(kāi)關(guān)元件（MOSFET）和二次側(cè)整流元件（MOSFET）將同時(shí)導(dǎo)通，可能會(huì)因直通電流（（Flow-through Current））導(dǎo)致元件損壞。因此，主要措施是為了防止同時(shí)導(dǎo)通而增加保護(hù)電路，或采用不會(huì)在連續(xù)模式下工作的準(zhǔn)諧振方式或僅在非連續(xù)模式工作條件下使用。

－明白了。接下來(lái)請(qǐng)您介紹一下具體的解決方案。

審核編輯黃宇