如何設(shè)計(jì)不足15毫米超薄型筆記本適配器？
作者：David New，PowerIntegrations, Inc.
當(dāng)今的筆記本電腦正在向超薄型發(fā)展，這一設(shè)計(jì)趨勢(shì)帶給系統(tǒng)工程師的最大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是超薄電源適配器。如何以一個(gè)合理的成本設(shè)計(jì)出能夠裝入厚度不足15毫米機(jī)殼中的電源？如何對(duì)它進(jìn)行有效的散熱設(shè)計(jì)？以及如何使它滿足最新的能源之星標(biāo)準(zhǔn)及其它全球性能效標(biāo)準(zhǔn)？要克服所有這些挑戰(zhàn)并非易事。請(qǐng)看PI技術(shù)專家是如何解決這些難題的。
反激式轉(zhuǎn)換器的一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法
對(duì)于力求新穎別致的筆記本電腦而言，它應(yīng)該外形纖薄，而且越薄越好。當(dāng)然，它的電源也應(yīng)如此。但是，要想以合理的成本設(shè)計(jì)出能夠裝入厚度不足15毫米機(jī)殼中的電源還是極具挑戰(zhàn)性的。盡管筆記本電源必須滿足所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但在超薄型適配器中并沒有為比較占空間的散熱片或散熱器預(yù)留空間。因此，要想降低熱量的產(chǎn)生，電源應(yīng)具有極高的效率，并且必須對(duì)其進(jìn)行有效的散熱設(shè)計(jì)。
下文將介紹反激式轉(zhuǎn)換器的一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，它通過先進(jìn)的控制技術(shù)來提升所有功率水平的效率并實(shí)現(xiàn)超低空載功耗。這種設(shè)計(jì)可使制造商以與標(biāo)準(zhǔn)“磚塊式”筆記本適配器相當(dāng)?shù)某杀旧a(chǎn)出超薄筆記本適配器，同時(shí)還能超出ENERGYSTAREPSv2。0功率效率要求和其它全球性能效標(biāo)準(zhǔn)。
圖1所示為一種反激式電源的電路簡(jiǎn)圖，其中采用了PowerIntegrations(PI)生產(chǎn)的TopSwitch-HX開關(guān)器件。
圖1. 典型的反激式轉(zhuǎn)換器
TOPSwitch-HX將一個(gè)700V功率MOSFET、MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)和一個(gè)用戶可選擇限流點(diǎn)的PWM控制器集成到單個(gè)IC封裝中。在使能狀態(tài)下，控制器的振蕩器在每個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)導(dǎo)通功率MOSFET。當(dāng)電流達(dá)到限流點(diǎn)或達(dá)到反饋信號(hào)設(shè)置的占空比（PWM控制）時(shí)，MOSFET才會(huì)關(guān)斷。PWM控制器關(guān)斷MOSFET后，變壓器繞組間的電壓開始反向，輸出二極管被正向偏置，電流開始流入次級(jí)繞組，這樣會(huì)補(bǔ)充輸出電容中的電荷并將電流供應(yīng)給負(fù)載。
降低嚴(yán)重影響電源效率的開關(guān)損耗
PWM控制在高功率水平下可提供較高的效率；但當(dāng)功率水平下降到中低水平時(shí)，效率將會(huì)隨之降低。我們可以通過分析開關(guān)電源中損耗產(chǎn)生的原因來探究其中的緣由。電源中有兩種基本損耗：電流流動(dòng)產(chǎn)生的阻性損耗，以及電路中電感和電容負(fù)載產(chǎn)生的開關(guān)損耗。阻性損耗是電流均方根（RMS電流）的函數(shù)，因此，當(dāng)功率水平較高時(shí)，阻性損耗就相當(dāng)大。開關(guān)損耗與開關(guān)頻率成比例。因此一般情況下，當(dāng)功率水平較低時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)開關(guān)損耗
