美國政府從2009年開始電視廣播由模擬轉為數字信號。對于不收看付費電視的消費者則需要一個數模轉換盒才能接收到電視節(jié)目。據統(tǒng)計，有85～90％的美國家庭收看付費電視，但仍有約7800萬臺電視接收的是模擬信號。

　　美國環(huán)保署評估電視機數模轉換盒每年估計要消耗30億千瓦,如果數模轉換盒滿足能源之星的要求，將會節(jié)約大約130億千瓦。把無線傳播的數字信號轉換成模擬電視機可接受的信號的設備，即所謂DTA。DTA既不包括通過衛(wèi)星或電纜傳播信號的轉換器也不是類似DVD播放機等具有數模轉化能力的電器。

　　DTA要求的能源之星的標準如表格1，要求休眠模式下的功耗最多不超過1瓦，正常工作時的最高輸入功率不能超過8W。一般系統(tǒng)需提供4組以上高精度的供電電壓給天線、主芯片、存儲器、音頻和調諧器等部分供電。為了滿足這個標準，必須在不同的輸出電壓的情況下保證電源的高效率。為了適應市場的要求，在高性能的前提下必須考慮供電系統(tǒng)的成本問題。

正常工作模式

　　表1有兩個狀態(tài)的功耗要求，一個是正常工作功耗，另一個是待機功耗。下面將分別闡述怎么達到這些要求。

　　首先考慮在正常工作狀態(tài)下的要求。用戶可以根據自己系統(tǒng)的損耗不同而選擇不同的電源拓撲線路。如果系統(tǒng)自己功耗已經達到6W，實現8W以下的能源之星標準就必須使效率達到75%以上，最簡單的低成本線路要滿足效率達到75%以上的交直轉換的開關電源一般是不現實的。為了提高效率，使用同步整流線路是一個不錯的選擇。圖1線路是一種簡單的同步整流線路，使用同步整流的方式一般可以使效率達到80%。圖2線路是一種最簡單的非同步整流線路。

1． 同步整流的工作原理

　　同步線路比非同步線路最大的損耗減少來源于MOSFET的導通壓降損耗替代肖特基二極管的導通損耗。在次級側控制的隔離開關電源同步整流拓撲中，通過從變壓器次級輸出獲得有關控制信號來作為同步整流的觸發(fā)信號，在不連續(xù)導通模式(DCM)狀態(tài)下，控制次級的同步整流MOSFET的工作，而進行同步整流操作。

圖1：次級同步整流線路。

圖2：普通肖特基整流線路。

2． 提供多組電壓的方法

　　系統(tǒng)要求至少4組以上的不同輸出電壓。對于一般的低電流要求，可以使用一般的線性降壓器件，但對于要求功率大、效率高的就必須合理搭配和選擇合適的直流轉換線路。例如：系統(tǒng)的天線線路部分需12V供電；音頻和調諧器需5V供電；存儲器需2.6V供電；主芯片需3.3V和1.8V供電，而1.8V的電流要求達到1.7A左右，這樣如果直接使用12V轉換成下列的各種電壓，對于直流轉換控制芯片在成本和效率上是一個嚴峻的考驗，所以一般取主開關電源輸出為5V，然后通過升壓和降壓來合理分配各個輸出。

　　圖3和圖4是一種推薦的線路，圖3是升壓線路，可以把5V電壓高效率升到12V給天線部分供電，采用的是安森美半導體提供的NCP3063。通過控制3腳來達到“ON”或“OFF”的功能。圖4是降壓線路，采用的是安森美半導體提供的NCP1595A，5V的電壓轉換成1.8V或3.3V，此線路的效率高達95%，提供高達1.7A的電流，而且具有過壓過流保護功能。通過控制6腳可以控制線路的“ON”或“OFF”的功能。達到在待機的時候關閉線路，滿足能源之星的要求。

圖3：DC-DC 升壓轉換線路。 [!--empirenews.page--]

圖4：DC-DC 降壓轉換線路。

圖5為一款滿足能源之星DTA供電系統(tǒng)的方框圖。需要注意的是如果使用開關電源直接輸出多組，外觀上可能可以節(jié)省成本，但除了很難滿足能源之星的要求外，因多組輸出在精度控制，紋波和交叉調整率上有很大的變化，這樣就對主芯片、音頻和調諧器來說帶來極大的考驗，對開發(fā)出來的產品通過美國NTIA的測試也帶來極大的挑戰(zhàn)和麻煩，可能收到得不償失的效果。

圖5：一款系統(tǒng)供電系統(tǒng)示意圖。

待機模式的控制線路設計

　　在高效率的同步整流和DC-DC轉換條件下，能滿足正常工作下的能源之星要求。但為了滿足待機模式下的功率要求，必須讓所有不必要的線路停止工作，除了控制上述直流轉換的端口外。圖6為一種P-Mos的待機關斷線路，系統(tǒng)主芯片能給出相關的關閉控制信號，簡單地達到待機關閉的功能。

圖6：待機模式下的控制線路。

　　有些使用在DTA上的系統(tǒng)級芯片(如TI和AMD等)必須通過一個待機MCU給出喚醒和待機控制信號，才能達到能源之星的要求。如果使用MCU做待機處理，為了達到性價比的合理搭配，可以在供電系統(tǒng)上使用開關電源多組輸出電壓線路，這樣就減少大功率DC-DC轉換IC的使用，減少因增加了一個MCU所帶來的成本差別，達到合理的成本均衡。

圖7：MCU控制待機的低成本的DTA開關電源線路。  [!--empirenews.page--]

低功耗系統(tǒng)的供電設計

　　有些DTA系統(tǒng)功耗少于5W，這樣可以使用一個簡單的開關電源。如上述圖2是一種最簡單的交直轉換開關電源輸出12V，在系統(tǒng)待機時提供35mA的電流，效率能高達53%，完全滿足待機1W的能源之星要求。輸出12V后通過DC-DC(圖8)和使用LDO(圖9)進行分壓給系統(tǒng)的不同部分供電。不過需要注意的是一般DC-DC芯片12V系列比5V系列貴，如果能通過5V轉換是個不錯的選擇。

圖8：DTA簡單的DC-DC轉換線路。

圖9：降壓LDO線路。

本文小結

　　為了設計滿足能源之星要求的DTA，我們必須先了解整個系統(tǒng)的功耗，然后選擇最合適的供電方式，選擇合適的電源拓撲。對于功耗較高的主控制部分，就須選擇高效能的AC-DC或DC-DC轉換，如果系統(tǒng)某些部分并沒有較大的功耗，使用LDO或低功率DC-DC的轉換或變壓器的多組輸出來滿足要求。無論怎么設計成本和性能的最佳比永遠是評價一款產品最重要的指標。