如何設計不足15毫米超薄型筆記本適配器？(五)

　　當今的筆記本電腦正在向超薄型發(fā)展，這一設計趨勢帶給系統工程師的最大設計挑戰是超薄電源適配器。如何以一個(gè)合理的成本設計出能夠裝入厚度不足15毫米機殼中的電源？如何對它進(jìn)行有效的散熱設計？以及如何使它滿(mǎn)足最新的能源之星標準及其它全球性能效標準？要克服所有這些挑戰并非易事。請看PI技術(shù)專(zhuān)家是如何解決這些難題的。

　　本文第四部分討論了適配器如何在低功率時(shí)仍能保持高效率，并避免音頻噪音問(wèn)題。接下來(lái)的第五部分將討論如何正確地設計會(huì )給超薄型筆記本適配器設計師帶來(lái)空間和散熱兩大難題的三個(gè)參數。

　　上述控制模式為電源設計師提供了內置的設計方法，該方法可在整個(gè)功率范圍內實(shí)現高效率，但對設計師而言，仍還有許多工作要做。電源設計必須要安全地應對所有故障情況和最差情況下的元件容差。在以非連續導通模式(DCM)工作的反激式轉換器中，輸出到負載的功率與開(kāi)關(guān)頻率、變壓器初級電感量以及峰值初級電流平方均成比例。因此，這三個(gè)參數的微小變化便可導致過(guò)載電流遠遠超出故障條件下的額定輸出值。要構建能夠經(jīng)受此類(lèi)故障條件的電源，就必須采用較大的元件，但這卻會(huì )給薄型筆記本適配器設計師帶來(lái)空間和散熱兩大難題。PI推出的TOPSwitch-HX已解決了上述難題：引入額外的電路，并在最終測試中采用參數調整技術(shù)，以控制開(kāi)關(guān)頻率與流限值平方的乘積的最大值和最小值。這在數據手冊中被指定為新參數—功率因數(I2f)。

　　在圖3中，對TOPSwitch-HX與上一代的TOPSwitch？-GX（無(wú)I2f調整）的工作區域進(jìn)行了比較。去除特性曲線(xiàn)的左下方區域（I2f=0。81），TOPSwitch-HX可確保在最差情況下提高通過(guò)變壓器傳導的最小能量。這樣，使用一個(gè)初級繞組電感低于先前要求的大約9%的變壓器，即足以在最差情況下提供指定的輸出電流。去除右上方區域(I2f=1。21)可降低最大過(guò)載功率，同樣，使用一個(gè)初級繞組電感低于先前要求的大約9%的變壓器也可以實(shí)現這一點(diǎn)，從而降低電路中許多元件的最大功率要求。在TOPSwitch-HX中引入I2f調整技術(shù)，是設計薄型筆記本適配器的關(guān)鍵促成因素，該技術(shù)可在給定設計中實(shí)現以下幾點(diǎn)：使給定變壓器磁芯尺寸提供更多功率輸出、過(guò)載功率與額定功率的比率大幅降低以及導通損耗更小。

　　圖3. 功率因數的影響

　　PowerIntegrations已利用集成多模式控制及I2f調整功能的TOPSwitch-HX器件，開(kāi)發(fā)出了一套完整的超薄筆記本適配器設計方案，并可立即投產(chǎn)。詳情請參見(jiàn)發(fā)布的參考設計DI-182。13。5mm的凈空高度可容納整個(gè)電源，而制造成本卻與雙倍尺寸的適配器相當。該設計的平均功率效率大于87%，超出了能源之星EPSv2。0的要求。230VAC輸入時(shí)，電路空載功耗可降到300mW以下，遠遠低于能源之星所允許的500mW空載功耗。

　　有了TOPSwitch-HX，超薄型筆記本適配器不再成為昂貴的選擇。所有筆記本適配器都可以采用這種方式進(jìn)行設計和制造，既節省材料又節約能耗。