專(zhuān)家手把手教您制作高效率大功率適配器

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，電腦CPU的工作頻率越來(lái)越高，其信息處理能力及各方面功能越來(lái)越強，這樣就要求為之供電的適配器功率相應較大。目前DELL等公司已為其生產(chǎn)銷(xiāo)售的移動(dòng)PC、筆記本電腦，向電源生產(chǎn)商提出了150W甚至200W適配器的供貨要求。對于如此大功率適配器，從安全角度考慮，要求適配器的密封性能要好；為便于攜帶，同時(shí)又希望適配器的體積小。但這些要求卻不利于適配器的散熱（由于損耗所產(chǎn)生的熱量），為此必須采用高效率、低損耗的解決方法。

針對下一代大功率筆記本電腦適配器，本文提出了一種高效率的拓撲結構，并分析研究了其電路工作原理，最后給出了電路參數的選取方法和實(shí)驗結果。

2 工作原理

筆記本電腦適配器是一種高質(zhì)量直流輸出電源，一般要求它具有寬的交流輸入電壓范圍:90V~264V，并且能夠適應輸入電壓頻率的波動(dòng)：47Hz~63Hz。對于輸入功率大于75瓦的適配器，還要求其輸入電流諧波滿(mǎn)足IEC-1000-3-2 Class D標準，為此適配器須有功率因數校正（PFC）功能。

本文介紹的大功率150瓦筆記本電腦適配器，其輸出電壓：直流12V；電壓調整率： ±5%；額定輸出電流：12.5A。為滿(mǎn)足高功率密度及低成本等要求，經(jīng)綜合考慮，該適配器采用兩級電路架構，如圖1所示。前級PFC是升壓Boost變換器結構，采用電流臨界斷續模式（DCMB ）控制；后級直流變換DC/DC部分采用雙管正激變換器并對二次側實(shí)行同步整流。

2.1 功率因數校正（PFC）電路

由圖1可知，交流輸入電壓Vi經(jīng)整流橋CR1、輸入濾波器L1、C1后，通過(guò)電感L2、開(kāi)關(guān)S1、二極管D1組成的Boost 電路變換為直流母線(xiàn)輸出電壓VB。

圖2 PFC電流臨界斷續模式控制原理時(shí)序

PFC工作原理時(shí)序[1]，如圖2所示。PFC輸出電壓VB的反饋信號與PFC控制芯片（如ST公司L6561）內部基準信號比較后，產(chǎn)生一電壓誤差信號；在誤差放大器的帶寬足夠低時(shí)（如20Hz以下），該電壓誤差信號就是一個(gè)直流量；此信號和輸入整流電壓相乘后，得到PFC電感峰值電流基準信號（見(jiàn)圖2）。開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通后，PFC電感電流iL2線(xiàn)形上升，達到峰值電流基準時(shí)，S1關(guān)斷；隨后iL2通過(guò)二極管D1續流，同時(shí)向電容C2充電，在電壓VB的壓迫下，iL2線(xiàn)形下降；當PFC控制芯片檢測到電感電流iL2為零時(shí)，開(kāi)關(guān)S1將再次開(kāi)通，開(kāi)始下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。電感電流iL2經(jīng)輸入濾波器L1、C1濾波，得到連續光滑的正弦輸入電流，即圖2中所示的平均電流，其值為PFC電感峰值電流基準的一半。

由于開(kāi)關(guān)S1是在電流iL2為零時(shí)開(kāi)通的，故開(kāi)關(guān)S1是零電流開(kāi)通（ZCS）,因此PFC的開(kāi)關(guān)損耗大為減少；另外由于S1開(kāi)通時(shí)，二極管D1的電流已經(jīng)為零，所以D1的反向恢復問(wèn)題也得到解決，由反向恢復引起的損耗將不存在， D1用普通的二極管即可。因控制簡(jiǎn)單，PFC可采用低成本的控制芯片。

由上分析可知，電流臨界斷續模式控制的 PFC不僅變換效率高，而且還具有控制簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。