筆記本AC電源適配器設(shè)計要求
筆記本電腦的應(yīng)用非常廣泛,且市場規(guī)模持續(xù)快速增長。相應(yīng)地,筆記本電腦電源適配器的市場也非??捎^。用戶往往要求高性能、小尺寸或低重量的筆記本,同時價格適宜。對于電源適配器設(shè)計人員而言,就要選擇適合的控制器,用于開發(fā)高能效、集成豐富保護特性、尺寸小巧的適配器。
有利的是,安森美半導(dǎo)體推出了新的NCP1250/NCP1251固定頻率6引腳脈寬調(diào)制(PWM)反激控制器,極佳地滿足設(shè)計人員的需求,使他們能夠開發(fā)高性能、高功率密度的電源轉(zhuǎn)換器,用于筆記本/上網(wǎng)本電源適配器,并可用于DVD或機頂盒(STB)的低功率開放式電源等應(yīng)用。
筆記本電腦電源適配器要求
從大多數(shù)用戶的使用情況來看,筆記本電腦有相當?shù)臅r間內(nèi)會處在輕載或待機條件下。與提高25%、50%、75%或100%負載條件下的能效相比,降低極低負載條件甚至是待機條件下的能耗及提升能效更具挑戰(zhàn)性。這就要求電源控制器具備極佳的輕載或待機能耗性能。
此外,用于筆記本的AC-DC適配器也要求具備以下幾種保護特性:
短路保護(SCP):必須能夠承受輸出持續(xù)短路而不會損壞。當故障消失時,適配器必須 能夠從保護模式下恢復(fù),并重新提供額定功率。
過壓保護(OVP):在環(huán)路被破壞的情況下,如光耦合器損壞或TL431分壓網(wǎng)絡(luò)受到影響,適配器必須立即停止工作,并在用戶重新啟動適配器前保持在此狀態(tài)。
過溫保護(OTP):如果適配器的溫度超過某個溫度值,適配器就存在損壞的風(fēng)險。為了避免出現(xiàn)這種情況,就需要使用熱傳感器來持續(xù)監(jiān)測溫度,并在溫度超過設(shè)計人員設(shè)定的限制值的情況下,適配器就持續(xù)關(guān)閉。當用戶重新啟動電源且溫度下降時,適配器復(fù)位。
過功率保護(OPP):對某些電源而言,重要的是在最壞條件下——如負載消耗的電流過大,最大輸出電流保持在受控狀態(tài),而不會實際出現(xiàn)短路。
NCP1250/1關(guān)鍵特性及功能解析
NCP1250/1是采用極小的6引腳TSOP封裝的固定頻率PWM控制器。除了尺寸極小,還提供即便是其它更高端控制器可能都不具備的眾多優(yōu)勢。在最簡單的應(yīng)用(5個功能引腳)中,NCP1250/1非常合適于設(shè)計緊湊、保護功能減至最少的離線電源。由于還有第6個多功能引腳可用(見圖1),還能用于更高水準應(yīng)用,驅(qū)動筆記本或上網(wǎng)本的AC-DC適配器。而諸如非耗散性過功率保護等獨特功能,使NCP1250/1成為高性能、高密度應(yīng)用的極佳選擇。
圖1:NCP1250典型應(yīng)用示例
NCP1250/1采用峰值電流模式控制工作,在轉(zhuǎn)換器提供額定功率時以固定頻率(65 kHz或100 kHz)開關(guān)。NCP1250/1具有頻率反走功能,當功率下降至額定值的約20%時,頻率通常就呈線性下降至26 kHz,這時負載變得更輕。當頻率下降完成時,器件就進入跳周期模式。這個功能使電源適配器在完整負載范圍下都能提供高能效,滿足注重能效性能特別是輸出負載較低時能效性能的設(shè)計人員的需求。值得一提的是,NCP1250/1即使在頻率反走模式下工作時,仍然保持低頻率抖動,從而幫助自然地弱化電磁干擾(EMI)信號,即使是在轉(zhuǎn)換器并未提供滿額輸出功率時。
NCP1250/1提供幾乎所有必要的保護功能,極佳地滿足上述AC-DC適配器要求。NCP1250與NCP1251的唯一區(qū)別是NCP1251在Vcc引腳上提供集成OVP功能,而NCP1250并不在Vcc引腳上提供OVP功能。下面我們將具體討論NCP1250/1的各項保護功能及其應(yīng)用。
1) 短路保護
NCP1250/1通過監(jiān)測引腳4上的電流感測信號來確保提供短路保護。如果監(jiān)測到的最大峰值電流超過最大內(nèi)部電流設(shè)定點(0.8 V/Rsense)時,內(nèi)置的100 ms定時器就啟動。如果電流感測信號下降到最大內(nèi)部電流設(shè)定點以下,定時器就復(fù)位。如果定時器的100 ms計時周期完成,表示故障已存在超過100 ms,所有驅(qū)動脈沖立即停止,控制器的電流消耗降至約1 mA。值得一提的是,NCP1250和NCP1251均包含A版本和B版本,其中A為自動恢復(fù)版本,即100 ms后自動恢復(fù),而B為完全閂鎖版本。
2) 過功率保護
在應(yīng)用過功率保護方面,傳統(tǒng)技術(shù)屬于耗散型OPP,因為在待機時OPP電路仍然工作,使適配器的輕載及待機能效性能受到影響。NCP1250/1使用獨特的非耗散型OPP方案,僅要求使用2顆電阻,對輕載能效性能沒有影響。
圖2:NCP1250/1應(yīng)用非耗散型OPP,對輕載性能沒有影響。
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