有許多應用需要在小型封裝中使用由交流電源供電的離線式開關，或者必須占用系統主板上的小空間。這些功能包括用于家庭自動化的“永遠在線”智能電表，家用電器的能耗監控器，以及具有高功率因數的照明應用中的低成本離線LED驅動器，以滿足國際總諧波失真（THD）要求， EMC和安全性。

更高的效率和輸出電流能力是設備制造商遷移到切換器的兩個更有說服力的理由。這些優勢將幫助OEM滿足降低功耗的法規要求，同時滿足更大電流的需求。然而，其他開關器的優勢，例如更小的尺寸，更寬的輸入電壓范圍和故障保護，也是值得注意的。

這種集成控制器的制造商，內置高壓MOSFET，用于非隔離低功率AC/DC轉換應用包括功率半導體制造商，如德州儀器，Power Integrations，STMicroelectronics，Fairchild Semiconductor和安森美半導體等。 TI最近為這些應用推出了集成控制器UCC28880。它在單個芯片上集成了脈沖寬度調制（PWM）控制器和700 V MOSFET以及高壓電流源，可直接從整流電源電壓啟動和運行（圖1）。此外，如圖1所示，它包括一個5 V穩壓器和保護功能，如限流器，過溫保護，欠壓鎖定（UVLO）和輸出短路過載保護。隔離式切換器

盡管片上具有高功能集成，但高壓切換器消耗的功率非常小。該器件在低負載時的額定靜態電流約為100μA，能夠提供100 mA的輸出電流。更重要的是，7引腳SO封裝降低了系統尺寸和成本。根據供應商的說法，設計人員可以使用這個開關來構建各種轉換器拓撲結構，例如降壓，降壓 - 升壓和反激，外部數量最少圖1：TI的UCC28880在單芯片上集成了一個控制器和一個700 V功率MOSFET。它還集成了片上高壓電流源。

圖1：TI的UCC28880在單個芯片上集成了一個控制器和一個700 V功率MOSFET。它還集成了片上高壓電流源。為了快速方便地評估該切換器IC，TI創建了基于UCC28880（PMP8550）的參考設計。它采用高端降壓配置，提供非隔離式AC/DC解決方案;該設計在120 mA時產生13 VDC和12.8 VDC之間的穩壓輸出，如圖2所示。由于參考設計采用歇斯底里模式，因此無需進行環路補償，從而減少了材料清單（BOM）數量對于少數外部元件，如圖2所示。該電路的測量性能表明，160 VDC輸入的低負載到高負載變化的整體效率為70％及以上，輸入電壓為增加到320 VDC（圖3）。由于輸出電壓調節良好，根據TI構建的參考設計原型的測試結果，在低負載到高負載下輸出在13 VDC和12.8 VDC之間變化。同樣，瞬態響應和EMI干擾也獲得了滿意的結果。圖2：使用UCC28880的高端降壓配置的非隔離AC/DC解決方案。它在120 mA時產生13 VDC的正輸出電壓。

圖3：在寬輸出電流范圍內測量圖2中非隔離式AC/DC開關的效率性能。

低成本解決方案

同樣，Power Integrations通過其LinkSwitch-TN系列離線式開關IC解決了低功耗非隔離式AC/DC要求。制造商聲稱使用LinkSwitch-TN構建的開關電源將提供與線性和電容式降壓電源相當的系統成本。供應商表示，盡管成本有所降低，基于LinkSwitch-TN的AC/DC切換器的性能不會受到影響。

LinkSwitch-TN芯片采用降壓，降壓 - 升壓和反激式拓撲結構，可集成700 V電壓功率MOSFET具有所需的電源控制器功能。其中包括振蕩器，開關控制電路，高壓開關電流源，用于電磁干擾（EMI）降低的頻率抖動，逐周期電流限制和熱關斷（圖4）。

圖4：LinkSwitch-TN成員LNK304/6的功能框圖。

該系列的主要成員包括LNK302和LNK304至306.這些芯片從輸入獲得啟動和運行功率漏極上的電壓，無需在降壓或反激式轉換器中使用單獨的偏置電源。對于非常低的系統成本，LNK302使用簡化的控制器而無需自動重啟。此外，這些器件推薦用于360 mA以下輸出電流范圍內的非隔離電源。圖5顯示了12 VDC，120 mA非隔離切換器的典型實現，用于電飯煲和洗碗機等設備。根據產品數據表，LNK304被選用于此應用，因此它主要用于不連續模式（MDCM）。對于MDCM操作，具有大約75ns的反向恢復時間（trr）的二極管D1是可接受的。對于連續導通模式（CCM）操作，產品數據手冊推薦使用trr 《35 ns的二極管。

圖5：基于LNK304的非隔離AC/DC具有通用輸入和12 VDC輸出，120 mA輸出電流的切換器。除了這些部件的應用說明AN37之外，1PowerIntegrations還準備了參考設計和設計實例，以簡化LinkSwitch-TN產品在這些應用中的使用。例如，設計實例DER-386描述了使用LNK306DG的9 W高效功率因數校正非隔離降壓LED驅動器。完整的原理圖提供了PCB布局，測量的性能結果在本文檔中有所描述。

低功耗離線非隔離式切換器磨損的其他供應商包括STMicroelectronics，Fairchild Semiconductor和安森美半導體。例如，ST提供一個演示板（圖6），命名為STEVAL-ISA035V1，使用低功率開關IC VIPer12A-E或VIPer22A-E，后者設計用于350 mA時為12 VDC，350 mA時為16 VDC 。

圖6：ST的評估板STEVAL-ISA035V使用引腳兼容的開關IC VIPer12A-E或VIPer22A-E。

總之，有許多應用緊湊型封裝需要低成本的低功耗非隔離式AC/DC切換器。本文解釋說，有幾家供應商為這個領域提供服務，并討論了他們提供的一些IC。除了擴展其產品組合外，這些供應商還在不增加成本或降低性能的情況下添加新的花哨功能。