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2019年09月01日 | 如何降低电器的待机功耗？PI有两个黑科技很实用
2019-09-01 来源：EEWORLD
如今随着节能环保要求的不断提高，对于电源待机功耗也有着更进一步的要求。Power Integration（PI）最新推出的CapZero 3系列产品可以通过降低开关电源中与X电容放电电阻相关的功耗，从而实现待机功耗满足安规要求。
什么是X电容
X电容是跨接在电力线两线之间，即“L-N”之间，X电容器能够抑制差模干扰，通常采取金属化薄膜电容器，电容容量是uF级。X电容多数是方型，也就是类似于盒子的形状，在它的表面一般都标有安全认证标志、耐压字样（一般有AC300V或AC275V）、依靠标准等信息。
X安规电容应用包括以下三方面
一、抑制电磁干扰
抗电磁干扰是X电容最常见的作用，一般两根引脚跨接在零线和火线之间，适用于高频、直流、交流、耦合，跨接脉冲电路中，能够能承受过压冲击，一般与电阻并联使用，目的是起到泄放电荷作用；
二、阻容降压
阻容降压也是X电容经常用到的，特别对于成本低廉成品，电容降压的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。同时在电容器上串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。因此，电容降压实际上是利用容抗限流，而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。如下图
三、滤波
X2安规电容器可以用作直流滤波使用，可以并联使用。
X电容是安规电容，也就是说该电容必须不能对人体造成伤害。因此安全标准规定，当正在工作之中的机器电源线被拔掉时，在一秒钟之内，X电容的储能要降至34V DC以下。
而今随着设备功率的不断提升，无论是EMI要求还是滤波要求，都需要更大容量的X电容，从小家电100 nF到洗衣机的6 µF。但是为了满足快速泄能要求，为X电容放电所需要的放电电阻需要随着X电容的增加而减小，电阻越小就会带来空载功耗的增加，这就给改善待机功耗带来了巨大难题。
应对全新挑战，CAPZero升级
日前，为了实现降低X电容放电功耗，PI专门开发了成为CAPZero3系列产品。CAPZero顾名思义，是将“电容影响降至为零”的一项技术，PI资深技术培训经理阎金光（JASON YAN）表示，可以把CAPZero看成一个智能开关，只有在AC电压断开的情况下才会为滤波电容提供放电电路，这样就可以实现最小的待机功耗。CAPZero采用自供电工作方式，功耗小于4mW，远远低于放电电阻的待机功耗。阎金光表示，对于部分大规格的X电容来说，对应的电阻待机功耗甚至可能超过1W。
CAPZero工作原理
X电容以及所对应的待机功耗，可以看到X电容容量越大待机功耗也就越高，二者呈线性关系。
阎金光指出，目前已经是CAPZero第三代产品，相比上代产品，支持更低的总串联电阻，也就是支持更大的X电容。
除此之外，CAPZero-3 IC既可以放置在系统输入保险丝之前，也可以放置在它之后。新器件具有较高的共模抗浪涌能力，因此无需外部接地连接，并且内部集成了1000 V MOSFET，还具有较高的差模抗浪涌能力。封装和PCB的爬电距离保持在4 mm以下。
据阎金光介绍，CAPZero的产品完全引脚兼容，因此如果有CAPZero-2无法满足的规格，直接替换为CAPZero-3即可，同时，该产品满足IEC60335，IEC62368等安规标准。CAPZero-3器件经认证符合CB和Nemko的安全要求，因此开发人员无需对电源的X电容放电电路进行单独的安全测试。
回顾一下SENZero产品
SENZero并不是PI的新器件，但是该产品同样是为了降低待机功耗所开发的。SENZero可在交流供电存在期间断开与高压母线连接的检测电阻，从而消除检测电阻产生的功耗，进而帮助降低系统总功耗，有助于满足注重节能的产品制造商和能效标准监管机构的严格要求。
在电源的功率因数校正(PFC)电路上和/或在电源转换级中，SENZero器件可在空载或待机模式下使高压检测电阻或电阻分压器与DC高压母线断开连接，从而达到降低功耗的目的。这样可关闭或禁用电源中的功能块，使电源在非完全工作模式下省去不必要的功耗。
无论是CAPZero还是SENZero，原理都是通过IC实现了对关键器件进行开关控制，从而实现更严苛的待机功耗，这也是PI一直以来的发展方向，降低功耗的同时极简化电路设计。
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