笔记本电脑电源适配器-应对效率挑战

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*能够进入跳周期模式，以减少待机和轻载损耗；*能够用高压(HV)输入启动，降低了启动电路中的损耗和元件成本；

*无需集成电路中的误差放大器电路，因为错误处理在次级完成；*易于符合安全性和EMI，以便更快投放市场。然而，对于超过75W功率要求的电源适配器，笔记本电脑制造商面临一种选择。他们可为通用应用设计适配器并为需要PFC(欧洲和日本)的市场加入功率因数校正(PFC)段或采用单独的设计。增加PFC段增加了复杂度和成本，使设计更具挑战性。此应用中的典型设计应用如图2所示的临界导电模式(CRM)升压PFC段。图2临界导通模式PFC电路(采用MC33262)p;

CRMPFC设计采用如图2所示的MC33262控制器。这一简单的8引脚控制器可轻松实现功率因数校正。在临界导电模式中，可以实现一些电路水平优势，如无二极管恢复问题和更低开关损耗。表罩刷虽然制造林商采用这一腥方法已在现锐有设计中体勺现可接受的抖性能和成本蓄，但仍需加坑以改进以满穴足日益涌现位的穷要求痒。叙勺毕弄2段巩解决挡方案痒的改进苹说鸣开近年来，恰很多针对性聚的解决方案额的出现为2积段方案提供枣了更佳的选健择。厚跃表1浮减现有架构航的比较雄堆趣吧在PFC方适面，尽管主弊要采用CR剥M方法，但肝存在明显限竿制。首先，我它以可变开所关频率模式找工作，而且侍开关频率在恳零交叉和轻条载情况下可嘱升至颇高。丑这个可变频缝率给滤波和劳低待机能耗漫带来了问题蔑。NCP1唱601(图义3)引入了值一种新的解线决方案，它吨吸取了临再茂界模式方法展的最佳特性交，同时限制谋开关频率并运提高待机性牛能。在此解贫决方案中，医控制器可在委非连续导电泻模式(DC枝M)和临界赢导电模式间叔无缝地切换近，且不会影瞎响功率因数嘉校正。线路眯电压在或临奶近零交叉和推在更轻载情说况下，控制尾器以真正定耳频DCM配菊PFC模式异工作。满载哭且在线路波躬形峰值附近宴时，控制器因切换至临界景模式，因此冠限制峰值电矿流值不会变按得过高。繁递图3、在P词FC电路中墙实现最佳的司CRM和D掏CM(采用顿NCP16皆01)偏于顾妹此外，近禾年来PFC叶实施中可用恭的分立元件量也走过一段遭漫长的道路急。PFC政饱MOSFE校T要求50言0伏的额定撇值，而推出限低Rds-页on和小门乞极电荷的M柳OSFET症对此有巨大衬的帮助。C臂RM或DC画M电路中的厦升压二极管短要求不同特蹈性而且制造假商已开始推迅出各种元件朴，如MUR雅450PF疤，来迎合这争些需求。去娘未王这些改进露的最终结果堆是，增加P费FC从成本根角度而言对亿适配器设计史不是很大的境负担，同时堵能够在满载慨、低线路效颜率时获得约闹95%的效风率和宰<300币mW的待机时能耗。这些倒性能显然使筒适配器设计策人员能满足冶OEM的规秘范要求。悟限静渔在SMP锅S目钳方面，一个屋重要的趋势座是使用谷底干开关反激转撇换器替代传跳统的定频反皇激拓扑。该术方法效率更竿高，EMI键更低。与C辰RM升压拓陪扑面临的问映题相似，谷覆底开关拓扑济明显受到频秩率的变化影雷响，该频率米变化是线路将和负载的函寻数，可产生阅高EMI和味待机功耗。赌近期控制技直术的创新使丧该产业得以设解决这些问命题漠—凉拓展了谷底笔开关方案在直笔记本适配鄙器上的应用巾。痕遥名辆传统的谷底融开关算法以念检测MOS原FET漏极政电压达到最饮小点进行工喜作并在该点肿导通FET泰，如图4所渗示。然而，财根据负载和检线路条件，杰该谷底点可冶迅速达到，须因此产生高废开关频率和起高开关损耗动。遗憾的是巷，此现象发衰生在低功耗直至关重要的何轻载时。新掉型控制器，炸如NCP1泪337包含协跳过谷底算促法来解决这中个问题。如饱图4所示，败若谷点的开象关频率高于记设定的开关轰频率，MO俭SFET导搂通将延迟至叉下一个可用岂谷点。井倍骗厚最后，由于样特殊的启动题、故障模式葵和待机要求贩，需要谨慎现处理PFC位段和SMP址S段间的接跳口(包括相学序和信号交衣换)。比如守，许多设计热人员喜欢在市启动、待机障和故障模式逼中关闭榜还PFC段。广采用这种方扶法就不会有柱PFC段产脑生的功耗。贞然而，它对而SMPS段堡带来额外的宽负担，因为截它必须能够淹支持整个输脾出功率而无村PFC前端牵升压输入的背帮助。通常输反激转换器请处理的输入忧范围更宽，楼而且由于P虏FC关闭，绢输出提供全渔部功率的持伍续时段并不怠长，所以无患需保险设计早功率段。接答口要求可用勒许多新型控壳制器中含有佛的创新解决口方案进行简蛙单的处理(辩图5)。此摇解决方案集涝成至智能P价WM控制器怎，可识别所饶有PFC须宿关闭的模式带。PWM控劲制器有一个柳为PFC提司供偏置电压冒的输出引脚循——赚按要求关闭王PFC控制劳器和PFC输段。这个简泽单的机制适窝用于任何P必FC控制器啦，因此不受趁限制。搁罢图4、跳过令谷底技术限计制了QR反传激转换器中躬的最高频率州。菠绩图5、PW逃M控制器和吓PFC控制顷器间的接口呜便于适配器急在故障、启陵动和待机模娇式中工作。法描四兴单段替代踪方案珠慈p;设计发符合决PFC让要求端的笔记本电殃脑适配器自荡然要然解决隆如何消除双剖功率处理段奋负担的问题幼。获得高效货率和成本高秆效单段功率纳转换是设计修人员的长期逝追求。虽然误存在许多单余段解决而方案浅，但它们仍寨有一些限制绸，分别是：饭1.脆胁输出电压纹丰波包含低频鹊元件，不采伞用额外的储蔑能电容不能躺将其从本质罗上消减。2剪.舰椒许多方案尝薄试使用电流巾导向在低输缘出电压纹波脏和低THD证之间取得较方佳的取舍。押这些折中需栗要在每种设铅计中投入额杀外的精力。娇3.交内特殊的规定补，如输出纹致波、瞬态响咽应和保持时缺间比2-段昌解决方案更匀难满足。沟强图6、90解W适配器算原型的图片暂，可见可节己约的空间(珍鸣谢：En孤ergy泰Recov拳eryS警ystem纳s)宰项派摧若单段解决永方案要在笔晶记本电脑适荒配器中占有论一席之地，格那么它需要旺在OEM、鄙电源设计人厉员和关键电勺路元件经销溪商间进行三删方合作，以猾提供最佳解兽决方案。O仅EM需要确烘定他们是否令能对规格作帝出让步，如故允许的输出姥纹波、瞬变浅和保持时间奇，以节约系乓统电平。电者源设计人员女需在开发/息优化创新单串段解决方案怕中投入时间容和精力。最脉后，元件供饮应商，如半史导体公司和不磁芯公司必酿须了解系统蔽的需要并烦展提供合适的道解决方案。魂待晒涂这种合作的厦一个例子是串开发适配器触设计解决方窝案以满足领翼先笔记本电哨脑OEM的挽规格。该方诊案采用安森划美半导体的拨NCP16结51作为磁异芯控制器，居能满足所有萝的性能目标哨，且大幅节边省成本。在督开发过程中驻，与OEM乏的交流也达姜成了一些规珠格折中方案细，因此能节案约更多的成办本和空间。裂原型照片玻彻(图6)显问示可减小输密出电容的大乎小来符合修杂改规范。有圆了这个方案阳改善成本和跌性能，OE炎M可提供符板合所有电源歪要求的PF屯C适配器，申并进一步协油调供应链。抱同时，他们默也为更清洁掠的电源环境怜作出了重要咬的贡献。荒冤掠挠未来的方着向和结论算嘉旅无论采用单怪段架构或传全统的2段，撤性能要求不垫会一直不变案。电源公司贼及其伙伴必栋须保持创新霉。某些相邻谢领域能促进从其发展，如亏输出同步整佩流，更创新银的恒流/恒痕压(CCC轰V)电路和任输入线