電源適配器市場(chǎng)的趨勢暨安森美半導體解決方案

　　而在40 W至70 W的功率應用范圍，也可采用NCP1271、NCP1219和NCP1288等固定頻率控制器(其中NCP1219和NCP1288為新產(chǎn)品，即將推出)，還可采用NCP1377、NCP1337和NCP1380等可變頻率控制器。

　　除了PWM控制器，功率小于75 W的電源適配器中，還可采用其它的眾多安森美半導體器件。如在電壓反饋環(huán)節，可以采用TL431、TLV431、NCP100和NCP4300(用于第二代恒流恒壓適配器)等分流穩壓器。而在整流器和MOSFET方面，安森美半導體同樣提供眾多適用的器件，其中包括電壓介于45至100 V、電流介于3至10 A的所有H系列和L系列肖特基二極管，以及NCP4302控制器。以NCP4302為例，這是一款集成型同步整流(SR)控制器與驅動(dòng)器，集成了在反激轉換器中應用同步整流技術(shù)所需的全部控制和保護功能，支持任何類(lèi)型的反激拓撲結構圖 (連續導電模式、準諧振模式或不連續導電模式)，非常適合于適配器、充電器和機頂盒等空間敏感型應用。

　　2)輸入功率大于75 W的應用
　　相反，根據IEC61000-3-2標準，如果輸入功率大于75 W，則需要增加PFC，即構成PFC+PWM的兩段式外部電源架構，如圖3所示。在這種功率等級的PFC段中，臨界導電模式(CRM)應用得非常廣泛；而在主轉換器段，則有反激、正激有源鉗位和諧振LLC等多種拓撲結構可供選用。

圖3：輸入功率大于75 W的PFC+PWM兩段式外部電源架構示意圖。

　　如果我們把大于75 W這個(gè)功率范圍進(jìn)一步細化，可將其分為75至120 W和120至250 W這兩個(gè)細分范圍應用。其中，就75至120 W功率應用而言，可以采用NCP1606這樣的CRM PFC控制器。實(shí)際上，在功率等級低于150 W的應用中，CRM是一種非常適合的PFC方案。安森美半導體的NCP1606是一款有源PFC控制器，特別設計用于在電子鎮流器、AC-DC電源適配器和其它中等功率離線(xiàn)轉換器(通常功率最高可達300 W)中用作預轉換器。它嵌入了CRM機制，在多種輸入電壓和功率等級范圍下，都能夠持續提供接近1的功率因數。它集成了可編程過(guò)壓保護、欠壓保護、精確及可編程的導通時(shí)間限制和過(guò)流限制等保護功能，非常適合用作強固PFC段中的驅動(dòng)器。

　　在適合75至120 W功率范圍應用的PWM控制器方面，可以選用安森美半導體的NCP1230、NCP1381、NCP1382、NCP1651和即將推出的NCP1652等。實(shí)際上，傳統有源PFC拓撲結構中，通常采用開(kāi)關(guān)型升壓電路，開(kāi)關(guān)頻率在幾十至幾百kHz之間，相應的開(kāi)關(guān)損耗不可小視。NCP1230固定頻率電流型PWM控制器和NCP1381諧振振電流模式PWM控制器具有在待機狀態(tài)下關(guān)閉PFC的功能。NCP1230和NCP1381都有一 個(gè)專(zhuān)用的引腳用來(lái)連接PFC控制器的VCC引腳。當芯片檢測到系統進(jìn)入待機時(shí)，會(huì )自動(dòng)切斷PFC 的VCC供電，這等于省去一個(gè)損耗環(huán)節，可以實(shí)現超低待機能耗。

　　而在120至250 W功率范圍，可以采用NCP1651/NCP1652這樣的單段式集成型PFC控制器。而在這個(gè)功率范圍的PWM控制器方面，安森美半導體也提供了眾多適用的解決方案，如NCP1337、NCP1381、NCP1382、NCP1396和即將推出的NCP1392和NCP1901等產(chǎn)品。

　　對于輸入功率大于75 W的電源適配器應用而言，同樣可以選用TL431和NCP4300這樣的分流穩壓器，以及所有H系列和L系列的肖特基二極管和MOSFET、TO220AB和TO220FP等可控硅整流器與NCP4302同步整流驅動(dòng)器。

　　在這個(gè)功率等級，為了幫助客戶(hù)加快設計，安森美半導體還推出了GreenPointTM 200 W游戲機適配器參考設計。這參考設計采用NCP1562開(kāi)關(guān)電源控制器、NCP1014待機穩壓器以及TL431分流穩壓器等重要元器件，符合“能源之星”針對游戲機電源適配器的要求，待機能耗低于1 W，在滿(mǎn)載時(shí)能效高于88%；值得一提的是，這參考設計還可進(jìn)行修改，針對需要PFC的市場(chǎng)將PFC功能增添進(jìn)去。

　　3)單段PFC解決方案
　　如前所述，與PFC+PWM兩段式架構相比，單段PFC是一種較為新穎的架構，使用的元器件數量更少，為兩段式架構提供了良好的替代選擇，而且這種架構在較高輸出電壓(大于15 V)和中等功率(75至150 W)下工作得更好。

　　針對這個(gè)應用空間，安森美半導體提供了NCP1651這樣的集成控制器，并即將推出升級版的NCP1652。安森美半導體還推出了基于NCP1651的GreenPointTM 90 W筆記本適配器參考設計，該參考設計能夠降低解決方案成本超過(guò)15%，只使用1個(gè)磁性元件(電感)、1個(gè)控制IC、1個(gè)高壓開(kāi)關(guān)器件(高壓MOSFET)及1個(gè)整流器，相比較PFC+PWM兩段式架構，減少了元器件使用數量，具有更高的電源能效和功率密度，還符合OEM對適配器外殼溫度上升和泄漏電流的要求。

表2：基于NCP1651的單段90 W適配器與競爭產(chǎn)品的能效測試結果對比。

　　此外，從某獨立設計公司基于NCP1651設計的90 W單段式適配器與某廠(chǎng)商的兩段式90 W適配器的能效測試結果對比(如表2)可以看出，基于NCP1651的方案擁有更佳的工作能耗和更低的空載能耗。

總結
　　
　　本文探討及分析了通用電源適配器市場(chǎng)的趨勢，如工作能效和待機能耗要求越來(lái)越高、某些OEM擁有獨特能效要求、某些規范的局部要求放松使得單段PFC方案獲得更大發(fā)展動(dòng)力以及電源適配器的功率需求越來(lái)越高和體積要求越來(lái)越小等。還相應地分析了電源適配器所面臨的挑戰，并結合不同功率等級的應用，探討了其應用的要求以及可以采用的安森美半導體解決方案。作為全球領(lǐng)先的高能效電源解決方案供應商，安森美半導體不僅提供針對電源適配器應用的一系列PFC控制器、PWM控制器、分流穩壓器、功率MOSFET和整流器，還提供高能效、低能耗的GreenPointTM參考設計，用于筆記本、游戲機、LCD顯示器和游戲機等一系列應用，幫助客戶(hù)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。