反激式拓扑：低功耗设计的基石

反激式拓扑凭借其结构简单、成本低廉的显著优势，成为了低功耗离线电源的首选方案。在传统设计中，光耦器件被用于次级侧电压反馈，然而其功耗与稳定性问题逐渐凸显出来。现代准谐振（QR）反激式控制器则通过初级侧调节技术，彻底摆脱了对光耦的依赖。它利用变压器偏置绕组的磁反馈形成闭环控制，仅需电阻分压网络就能够精准调节输出电压。以德州仪器UCC28710控制器为例（如图1所示），它通过检测谐振谷值电压实现软开关，可将开关损耗降低40%以上。

图1：基于UCC28710的初级侧稳压反激式架构

准谐振技术的核心在于巧妙利用电路寄生参数（初级电感与开关节点电容）产生的谐振特性。如图2所示，当次级电流归零后，控制器会在谐振电压谷底触发MOSFET导通，使开关节点电压从400V降至50V以下，从而显著减少开关过程中的能量损耗。这种“谷底开关”机制，能够将转换效率提升至88%以上。

图2：谷底开关显著降低电压应力（Vds为MOSFET漏源电压）

待机功耗构成与优化路径

要实现极低的待机功耗，需要系统化地解决三大能量损耗源：

周期性能量损耗：每个开关周期从输入源获取的能量（E_cycle）直接决定了待机功耗水平。其计算公式为：，其中，为MOSFET输出电容，为母线电压，为开关频率。通过将开关频率降至10kHz以下，UCC28710在空载时的周期损耗可控制在3mW以内。不过，低频运行会使瞬态响应变差，当负载突变时，控制器需要长达100ms才能检测到电压波动。

启动电路革新：传统电阻启动方案在230VAC输入时会产生超过200mW的损耗，成为待机功耗的主要短板。革新方案采用耗尽型MOSFET构建有源启动电路。上电初期，FET导通为控制器供电；输出电压建立后，FET被关断。该设计使启动损耗从毫瓦级降至微瓦级，配合UCC28710的自适应供电系统，整体待机损耗可减少60%。

缓冲网络与寄生参数治理：

TVS缓冲替代RCD网络：瞬态电压抑制二极管（TVS）在电压超过箝位值前几乎无损耗，较传统RCD方案效率可提升5%。

超快恢复二极管选择：反向恢复时间＜35ns的二极管可减少开关节点震荡损耗。

寄生电容压缩：通过优化PCB布局与选用低MOSFET（如InfineonIPA60R280P7），可将开关节点总电容控制在150pF以内。

零待机功耗的终极方案

要突破5mW待机功耗壁垒，需要颠覆性的技术创新。德州仪器推出的UCC28730+UCC24650芯片组，通过“超低频运行+智能唤醒”机制实现了革命性突破：

关键技术突破：

32Hz超低频模式：空载时开关频率降至32Hz，周期损耗仅0.8mW。

跨隔离栅唤醒技术：次级侧UCC24650实时监测输出电压，当负载接入导致电压下降3%时，通过变压器耦合发送唤醒信号。

三脉冲加速响应：初级侧控制器收到信号后，立即以65kHz频率发送三个脉冲，在10ms内恢复稳压输出。

性能对比：

工程实践挑战与对策

在实际设计中，工程师需要平衡多项矛盾因素：

瞬态响应与功耗的博弈：

预负载策略：在输出端添加10kΩ电阻（损耗5mW）可改善动态性能，但会增加待机功耗。

自适应频率调制：根据负载情况动态调整开关频率，轻载时运行于10kHz，重载时升至130kHz。

器件选型准则：

MOSFET：优选＜100pF、＜0.3Ω的CoolMOS（如STF10N65M5）。

变压器：采用TDKPC40材质，漏感控制在2%以内。

输出二极管：超快恢复类型（如ONSemiMUR160），反向恢复时间＜50ns。

热管理设计：在85℃环境温度下，需确保启动MOSFET结温＜110℃；使用3M导热胶将控制器与PCB铜箔区域紧密贴合，热阻降至15℃/W。

行业应用与未来展望

目前，该技术已在智能手机充电器（如小米120W快充）、智能家居网关等场景实现商用。欧盟ErP指令要求2026年后所有外置电源待机功耗＜5mW，这将推动相关方案快速普及。未来，随着GaN器件与数字控制技术的融合，AC-DC电源有望在保持零待机损耗的同时，将功率密度提升至30W/in³，为能源革命注入新的动力。