功率小于75 W的極低待機功耗適配器設計及應用

　　應用設計步驟及要點

　　1) 電源段設計

　　要在設計中應用NCP1237/38/87/88系列控制器，首先要設計電源段。由于功率小于75 W，這個功率等級常見采用反激轉換器。相應地，需要計算出這反激轉換器相關元件參數(shù)，選擇好恰當?shù)脑骷?。例如，根?jù)輸出電壓和輸出電流可以計算出輸出功率，再根據(jù)EPA相關標準來預估能效，結合輸出功率和能效來預估輸入功率，隨后可以計算出平均輸入電流，并計算出大電容值。有關電源段設計中電容、變壓器、電感和MOSFET等參數(shù)的詳細計算過程，參見參考資料(1)或(2)。

　　值得一提的是，在電源的次級端，可以考慮采用同步整流技術來顯著提升能效。在這方面，可以采用安森美半導體的NCP4302同步整流控制器。諸如適配器、充電器和機頂盒等空間敏感型反激應用中使用NCP4302這樣的同步整流控制器，能夠顯著提升能效，而額外成本極低。NCP4302已經(jīng)上市，新的NCP4303同步整流控制器也將于2010年上市。

　　2) 設定過載補償

　　過載補償(OPP)會影響初級峰值電流。我們可以根據(jù)相關公式計算出初級峰值電流，然后計算出過載補償電阻值(ROPP)。安森美半導體已經(jīng)創(chuàng)建過載補償電子設計表格，方便用戶恰當?shù)剡x擇ROPP及其對峰值電流(Ipeak)、瞬態(tài)電流(ITRAN)、輸出功率(Pout)及瞬態(tài)功率(PTRAN)的影響。

　　3) 降低空載輸入能耗

　　在降低空載(待機)輸入能耗方面，除了采用前述內(nèi)置啟動高壓電流源的無啟動電阻設計和NCP1237/38/87/88這樣的帶有頻率反走及跳周期模式的控制器，還可以采取其它眾多途徑或訣竅，如降低變壓器泄漏電感、不允許動態(tài)自供電工作、減小VCC鉗位電阻值、降低開關損耗、優(yōu)化鉗位電路、藉反饋電阻分壓器減小渦流、為所有負載電流設定穩(wěn)定的工作、降低TL431偏置電路損耗、降低次級整流器及其緩沖器的損耗和不使用輸出電壓顯示LED等。

　　4) 磁學設計

　　磁性元件磁通密度應該以峰值電流來設計，并提供一些裕量(5%)，從而防止飽和。另外，需要結合具體設計要求看是否需要100%的輸出電流，若不是，就減小磁芯尺寸。例如，假定最大輸出電流是3.5 A，但只在瞬態(tài)條件下需要這大電流，其長期的均方根(RMS)值僅1.75 A，負載系數(shù)僅為0.5(而非1)。設計人員減小磁芯尺寸后，就可以減小磁芯及銅損耗。變壓器磁芯尺寸、繞組設計及氣隙長度等計算同樣參見參考資料(1)或(2)。

　　5) 改善電磁干擾

　　在適配器設計中，交流線路濾波、二極管緩沖器、直流輸出濾波器、驅動器鉗位、鉗位環(huán)路和電源開關環(huán)路等可能會出現(xiàn)電磁干擾(EMI)，故改善EMI同樣是設計工程師面臨的重要任務。相應地可以采取一些設計技巧或方法，如所有帶射頻電流的開關環(huán)路的面積均應較小，以兩個扼流圈來分隔輸入交流濾波器從而減小寄生電容耦合影響，以及關閉通過變壓器注入射頻電流的電路環(huán)路等。就二極管緩沖器而言，緩沖器電阻應當接近振鈴電路的特征阻抗，且緩沖器的RC(電阻電容)時間常數(shù)應當相對于開關周期較小，但與電壓上升時間相比應當較長。還可從電路板布線方面著手，，進一步改善EMI。