安森美半導(dǎo)體的高頻準(zhǔn)諧振反激式參考設(shè)計(jì)

為提供更佳的用戶體驗(yàn)，筆記本電腦及其適配器不斷向小型化、高功率密度化方向發(fā)展，便于消費(fèi)者外出時(shí)攜帶更方便，同時(shí)，還需具備高平均能效和極低待機(jī)功耗，以符合日趨嚴(yán)格的各種能效法規(guī)。如于2016年1月1日生效的歐盟CoC V5 Tier 2 規(guī)定，輸出功率為45 W和65 W的AC-DC適配器平均能效需分別達(dá)到87.7%和89%，待機(jī)功耗分別低于75 mW和150 mW，并且還要求10%負(fù)載條件時(shí)的能效需分別達(dá)到77.7%和77.5%。電源設(shè)計(jì)工程師面臨體積、能效和成本等多方面的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
　　
　　表1. AC-DC 適配器能效法規(guī)一覽
　　開關(guān)頻率直接決定開關(guān)電源的功率密度，提高開關(guān)頻率可有效地減小無源功率器件如變壓器、輸出電容的尺寸，從而提高功率密度；高功率密度應(yīng)用僅滿足能效規(guī)范遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)轶w積減小時(shí)，散熱面積也相應(yīng)減少，需提高能效以減少發(fā)熱，減小對(duì)內(nèi)部元器件壽命的影響；此外，工程師需將成本控制在合理范圍內(nèi)，以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)處于有利地位。
　　準(zhǔn)諧振反激 + 同步整流 = 高功率密度適配器
　　LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可提供高頻率和高能效，但其成本較高，且對(duì)輸入電壓范圍有嚴(yán)格要求，不適用于筆記本電腦這一功率等級(jí)。采用準(zhǔn)諧振反激式拓?fù)浼由贤秸鳎⊿R）可輕松地設(shè)計(jì)出滿足體積、能效、成本等要求的高功率密度適配器，如安森美半導(dǎo)體的高頻準(zhǔn)諧振反激式控制器NCP1340/1+SR控制IC NCP4305/80。
　　準(zhǔn)諧振模式允許使用相對(duì)大的緩沖電容Clump，額外增加的Clump （10-22pF）可以減少M(fèi)OS管關(guān)斷損耗，減少電磁干擾（EMI）。準(zhǔn)諧振反激有利于次極端加SR，可降低整流二極管導(dǎo)通損耗，減少次極端整流管尖峰電壓，降低其耐壓要求。
　　
　　圖1. 準(zhǔn)諧振模式允許使用相對(duì)大的緩沖電容Clump
　　準(zhǔn)諧振式反激電源損耗分析和設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　分析準(zhǔn)諧振反激損耗旨在提高工作頻率后再減少功率損耗。準(zhǔn)諧振反激電源的損耗主要分布在初級(jí)MOSFET、尖峰吸收電路、變壓器和輸出整流。