若不拔出插头，当前的多数电子应用和电器均无法完全关闭。这些应用整天耗能，甚至在其未运行主要功能时也是如此。这些功率是由运转电路供电和需接收远端信号、软键盘、开关和显示器（包括多种LED状态灯（使用者触发））的感测器消耗。人们将这种耗能称为「待机功耗」。例如:一台32英寸的LED电视机，在正常使用时消耗功率为50W，但关闭后，其通过远端和插在电源上的插座仍可耗能1W。想像一下，数百万台电视机待机一个月！常用家用电器消耗的待机功率约为0.5–5W，但一个住宅或办公室里有许多电器，所有电器加起来会造成大量电力浪费。据估计，待机功耗产生的CO2排放量占全球总量的1%。因此，降低与待机功耗有关的不必要能耗有助于节约大量功率并降低全球变暖的风险。

各种工业标准中提出了什么关于待机消耗的要求？

多个将降低待机能耗作为共同目标的机构遵守不同的国际标准。

IEC 62301：

IEC 62301规定了测量「能源标识」上待机模式消耗电能的方法。该方法适用于总体或部分额定功率介于100V到250V单相产品交流电的电器产品。 IEC 62301第4.5条指出，在待机模式期间，电器消耗少于5mW的供电可向下取整舍为0，或视为「零待机」功耗。

能源之星：

能源之星是源于美国的国际标准，适用于节能消费品。环境保护署和能源部在1992年创立了该项目。此后许多国家均采用该项目。符合能源之星要求的电子产品待机消耗不得高于1瓦特。

能源效率局：

能源效率局是印度的一个政府机构，隶属于2002年3月创建的能源部管辖，遵守2001年国家能源节约法案的规定。 BEE对不同的应用制定了不同的额定功率，符合BEE标准的电子产品必须遵守IEC 62301第3.6条的规定。例如，带有LED背光灯的电视待机功耗应低于0.6W。

蓝天使：

蓝天使（Der Blaue Engel）是德国一项针对环境友好产品和服务的认证。符合蓝天使要求的电子产品在待机模式下消耗的功率必须少于1瓦特。

用于降低待机功耗和电器产品总能耗的策略如下：

**高效供电—设计者通过开发新技术、高级元件并微调配置，让供电效率更高。

**将智慧性扩展至电器设备和应用：

**制造用于集成电子设备的感测器与执行器，从而进行自主分析和决策。

**制造能与使用无线协定（例如蓝牙、Wi-Fi和4G等）的网路连接的电子设备，从而更好的进行控制和监测。

**减少闲置时间—电脑和视频游戏机等多种应用均带有能设置休眠模式电源中断时间间隔的选项。

**更新半导体制程—半导体公司正在开发更新的制程，以满足严格的节能标准，锻造低功率模式。

电器应用的通用方块图：

如果我们观察下方图1，会发现用红色虚线框包围强调的方块应处于强制活跃状态。这是为了确保应用在任何情况下都不会错过使用者回应和命令。应用的总功耗应为实际负载加上这种活跃阶段产生的功耗。现代应用的常规技术是在不使用时仅保持该阶段活跃，并关闭消耗电力的方块。这意味着待机消耗完全取决于红色虚线内部的方块，如，备用电源和使用者介面。

因此，如果我们的设计能使该阶段的功耗降至最低，那么就能轻易满足任何地域的待机功耗要求。下方示例解释了一个待机功耗低于50mW的系统。

图1 : 电器应用的通用方块图

示例系统实施：

人们已开发该系统，用于评估VIPer0P设备的特殊性质，例如零功率模式（ZPM）。其主要组件如下：

**VIPer0P—零功率离线高压整流器，

**STM32L052K6—超低功率ARM Cortex-M0+微控制器

如图2所示，VIPer0P是意法半导体所制造的一种标准固定频率单片反激整流器，其可处理功率达到7W，但为实现待机模式下的零功率，该装置增加了一些其他阶段。零功率模式（ZPM）性质能确保VIPer0P在闲置状态下工作，此时系统处于完全关闭状态，没有开启活动。

图2 : VIPer0P方块图

如图4和图6所示，在标准操作状态下，该系统相当于一个标准反激整流器。主负载和备用阶段均由主输出供应。微控制器对特定使用者命令解码后，该系统会立刻进入零功率模式。在零功率模式下，系统中没有开机活动。因此输出中没有可用电压。在这种特殊情况下，微控制器仍保持开启，在大型应用中其还可用于关闭主负载。如图2所示，保持活跃的VIPer0P关键方块是「零功率逻辑」方块和4V稳压器。4V线性稳压器由Vcc供电，提供操作并保持「零功率逻辑」方块活跃所需的几微安。如上所述，开启和关闭针脚通过50k?的上拉电阻，在内部与该4V供电线相连，因此任意一个针脚均可用于为某些外部电路（例如微控制器）少量电流。

由于VIPer0P能耗极低，且可在轻载情况下在脉冲频率调制档上运行，因此其能满足多数严格的节能标准如图3所示，VIPer0P可在不同模式之间切换。

图3 : VIPer0P—在不同模式之间切换

图4和图6展示了VIPer0P IC开启和关闭针脚供电的微控制器用于智慧零功率模式管理的情况。 VIPer0P支持反激、降压和降压-升压整流器设计。如图3所示，微控制器管理应用运行，通过拉低关闭针脚关闭SMPS，并通过拉低开启针脚唤醒SMPS。按钮或触摸开关或电容触控的状态由微控制器的其他CPIO针脚进行传感。由于零功率状态下的微控制器需要供电，因此其必须带有电源管理的高级性质，例如意法半导体生产的STM32L0xx系列微控制器具有快速唤醒的超低功耗待机模式。

图4 : 基于非隔离式反激拓扑的零待机功率结构

基于VIPer0P和STM32L052K6，该公司已开发出一种用于家电的7W双输出（+7V和-5V）离线反激整流器。该系统配备按钮和电容触控感测使用者介面，可演示VIPer0P的零功率模式。

评估板待机功耗：

**低于20mW（输入—115V交流电）

**低于50mW（输入—230V交流电）

图5 : 基于VIPer0P和STM32L052K6的评估板

图4所示为非隔离反激拓朴配置，可用于具有使用者触发工作回圈和自动终止功能的应用。如图6所示，有很多应用可通过用户使用RF或IR远端控制开启或关闭（例如空调、电视机设置、Hi-Fi和家庭影院系统），反激拓朴也可用于处理此类应用。

图6 : 基于RF或IR远端控制应用隔离反激的零待机功率

结论

随着VIPer0P智慧性的增加，零待机功耗的目标（根据IEC62301第4.5条）似乎在多数应用中可轻易达到。这种智慧节能不仅减少了电费，还降低了温室气体排放。

图7

(本文作者Akshat Jain、Ranajay Mallik任职于意法半导体印度AMG中心实验室)