同時滿足能源之星和EMI要求的高效率充電適配器設計解決方案

T1內的抽頭次級繞組5-3-2-NC具有三種功能。繞組2-5可通過二極管D6向U1提供低壓電源。從低壓次級側獲取功率，而不是在初級側降低電壓，這樣可以使電源在230VAC時空載功耗不超過50mW。

繞組2-3可向U1的反饋(FB)輸入提供反饋信號。這個控制引腳可以根據偏置繞組的反激電壓來調節恒壓模式下的輸出電壓和恒流模式下的輸出電流。采用這種設計后，不僅可以省去輸出路徑中的檢測電阻，還可以省去一個光耦器和次級控制電路，從而大幅簡化電源設計。這種控制技術還能夠自動補償變壓器電感容差和內部參數容差隨輸入電壓的變化。

變壓器次級中的最后一個元素是繞組2-NC。這一設計是PI的E-ShieldTM技術的實現。此舉可以改善EMI裕量，省去銅箔屏蔽層。

另一個需要考慮的關鍵元件是整流二極管D7。該二極管的性能對效率有重要影響，因為它要傳送整個DC負載電流。二極管將要承受的峰值反向電壓由初級開關元件的額定電壓來決定。其他同類設計方案使用額定峰值電壓為600V的開關，這些解決方案要求使用低反射輸出電壓(VOR)，并且D7必須選用60V肖特基二極管。LinkSwitch-II中集成的MOSFET能夠維持700V的電壓，使VOR取較高值。這樣可以降低D7上的應力，從而能選用40V肖特基二極管。40V肖特基二極管不僅成本低廉，而且在2A時的正向導通壓降只有0.5V，而60V肖特基二極管的正向導通壓降為0.7V。這樣可減少0.4W的峰值功耗，將效率提高5%。

采用700V MOSFET的另一個好處是，電路可以承受交流380V輸入電壓，這樣設計的充電器可以在交流供電電壓差別很大的國家(如印度、俄羅斯、中國等)始終可靠工作。

提高效率需考慮的最后一個關鍵要素是EMI控制。根據國際上的兩大能效規范(EN 55022和CISPR 22 Class B)，產品必須符合EMI標準。電路設計自身必須產生較低的EMI。為不良設計添加抑制元件是我們所不提倡的，因為這樣會增加成本、占用空間和吸收更多的功率。可喜的是，LinkSwitch-II器件集成了多個可降低EMI的有用功能。振蕩器集成有頻率調制功能，可以擴展頻譜。電源在最高80kHz下工作時，峰值初級電流會低于最高頻率為45kHz的設計，這樣可以增加差模EMI裕量。這些功能以及E-Shield技術，大大簡化了所需EMI抑制元件的設計，只需采用一些扼流圈、電阻和電容。

如圖2所示，電路多個部分采取了防傳導及輻射EMI設計。在AC輸入部分，電感L1和L2以及電容C1和C2組成一個π型濾波器，對差模傳導EMI噪聲進行衰減。D5、R3、R4和C3組成RCD-R箝位電路，用于限制漏感引起的漏極電壓尖峰。電阻R4的值較大，用于避免漏感引起的漏極電壓波形振蕩。C6和R8用來限制D7上的瞬態電壓尖峰，并降低傳導及輻射EMI。這些元件可以使電源擁有10dB以上的裕量，輕松滿足EN 55022和CISPR 22 Class B標準。

圖4為采用PI器件設計的電源電路樣品，只需為數不多的元件即可設計出這種高效率充電器/適配器，并且完全滿足EMI、安全性及耐用度等要求。

本設計所取得的效率要比能源之星EPS 2.0版規范的5W電源效率要求高6%，但相比之下，低于50mW的超低空載功耗也許更加意義非凡。假設充電器在充完電后長期插在插座上，那么與能源之星EPS 2.0版規范的要求相比，這種超低空載功耗在總能量節省中的貢獻率可以達到90%以上。

在5V/1,000mA電源設計中，Power Integrations向我們展示了設計師如何做才能遠遠超出公認的最低能效要求，同時使產品既具成本優勢又易于制造。