DIY达人不能错过的超薄本适配器设计

2014-08-12 10:09 来源:电子信息网 作者:云际

对于DIY达人(工程师)来说,没有比让他们动手“鼓捣”东西更让他们上瘾的事儿,一位工程师曾和小编提到过,对DIY的喜爱就像自己得了强迫症一样,无论在哪,看到了什么电源电子类产品都有拆解和自己动手DIY的欲望。如今随着科技的迅猛发展,市场对于电子产品的要求也越来越高,也就是市场的眼光不再一味的停留在一些基础功能上,其产品的外形及使用舒适度都被考虑其中,那么,小编将在本文中介绍一种针对于超薄笔记本电脑的电源适配器设计。

合理的成本设计出能够装入厚度不足15毫米的机壳中的电源这是一件非常具有挑战性的事情,尽管笔记本电源必须满足所有标准规范,但在超薄型适配器中并没有为体积较大的散热片或散热器预留空间。因此,为减少热量产生,电源应具有极高效率,且必须对其进行有效的散热设计。本文介绍反激式转换器的一种创新设计方法,它是通过先进的控制技术来提升所有功率水平的效率,并实现超低空载功耗。这种设计方法可使制造商以与标准 “砖块式”笔记本适配器相当的成本生产出超薄笔记本适配器,同时这些超薄笔记本适配器的性能还超出了能源之星EPSv2.0的功率效率要求和其它全球性能效标准。

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图1 典型的反激式转换器电路简图

TOPSwitch-HX在单个IC封装中集成了一个700VMOSFET、MOSFET栅极驱动和一个用户可选择限流点的PWM控制器。在使能状态下,控制器的振荡器在每个时钟周期开始时导通功率MOSFET。当电流达到限流点或达到反馈信号设置的占空比(PWM控制)时,MOSFET才会关断。 PWM控制器关断MOSFET后,变压器绕组间的电压开始反向,输出二极管被正向偏置,电流开始流入次级绕组,从而补充输出电容中的电荷并将电流供应给负载。

PWM控制在高功率下可提供较高的效率,但当功率下降到中低水平时,效率将会随之降低。我们可以通过分析开关电源中损耗产生的原因来探究其中的缘由。电源中有两种基本损耗:电流流动产生的阻性损耗,以及电路中电感和电容负载产生的开关损耗。

阻性损耗是电流均方根(RMS电流)的函数,因此,当功率水平较高时,阻性损耗就相当大。开关损耗与开关频率成比例。因此一般情况下,当功率较低时,将会出现开关损耗(随频率变化而变化),从而严重限制电源的效率。

通过将开关频率保持在较低水平,可以降低开关损耗,从而提高中低功率下的效率。不过,通过提高频率可以减小某些元件(如变压器、输出电容和后级LC滤波器等)的尺寸,这一点对于设计薄型笔记本适配器很有利。

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