如何設(shè)計(jì)不足15毫米超薄型筆記本適配器？(五)

　　當(dāng)今的筆記本電腦正在向超薄型發(fā)展，這一設(shè)計(jì)趨勢(shì)帶給系統(tǒng)工程師的最大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是超薄電源適配器。如何以一個(gè)合理的成本設(shè)計(jì)出能夠裝入厚度不足15毫米機(jī)殼中的電源？如何對(duì)它進(jìn)行有效的散熱設(shè)計(jì)？以及如何使它滿足最新的能源之星標(biāo)準(zhǔn)及其它全球性能效標(biāo)準(zhǔn)？要克服所有這些挑戰(zhàn)并非易事。請(qǐng)看PI技術(shù)專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，并避免音頻噪音問題。接下來的第五部分將討論如何正確地設(shè)計(jì)會(huì)給超薄型筆記本適配器設(shè)計(jì)師帶來空間和散熱兩大難題的三個(gè)參數(shù)。

　　上述控制模式為電源設(shè)計(jì)師提供了內(nèi)置的設(shè)計(jì)方法，該方法可在整個(gè)功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率，但對(duì)設(shè)計(jì)師而言，仍還有許多工作要做。電源設(shè)計(jì)必須要安全地應(yīng)對(duì)所有故障情況和最差情況下的元件容差。在以非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)工作的反激式轉(zhuǎn)換器中，輸出到負(fù)載的功率與開關(guān)頻率、變壓器初級(jí)電感量以及峰值初級(jí)電流平方均成比例。因此，這三個(gè)參數(shù)的微小變化便可導(dǎo)致過載電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出故障條件下的額定輸出值。要構(gòu)建能夠經(jīng)受此類故障條件的電源，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(shè)計(jì)師帶來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(cè)試中采用參數(shù)調(diào)整技術(shù)，以控制開關(guān)頻率與流限值平方的乘積的最大值和最小值。這在數(shù)據(jù)手冊(cè)中被指定為新參數(shù)—功率因數(shù)(I2f)。

　　在圖3中，對(duì)TOPSwitch-HX與上一代的TOPSwitch？-GX（無I2f調(diào)整）的工作區(qū)域進(jìn)行了比較。去除特性曲線的左下方區(qū)域（I2f=0。81），TOPSwitch-HX可確保在最差情況下提高通過變壓器傳導(dǎo)的最小能量。這樣，使用一個(gè)初級(jí)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(qū)域(I2f=1。21)可降低最大過載功率，同樣，使用一個(gè)初級(jí)繞組電感低于先前要求的大約9%的變壓器也可以實(shí)現(xiàn)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(diào)整技術(shù)，是設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：使給定變壓器磁芯尺寸提供更多功率輸出、過載功率與額定功率的比率大幅降低以及導(dǎo)通損耗更小。

　　圖3. 功率因數(shù)的影響

　　PowerIntegrations已利用集成多模式控制及I2f調(diào)整功能的TOPSwitch-HX器件，開發(fā)出了一套完整的超薄筆記本適配器設(shè)計(jì)方案，并可立即投產(chǎn)。詳情請(qǐng)參見發(fā)布的參考設(shè)計(jì)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(dāng)。該設(shè)計(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)和制造，既節(jié)省材料又節(jié)約能耗。