功率小于75W的極低待機功耗適配器設計及應用解

圖1：帶啟動電阻與不帶啟動電阻(內置電壓啟動電流源)對比。

　　這系列控制器還采用輕載時頻率反走技術和跳周期模式，降低輕載時的開關頻率，從而提升能效；同時，開關頻率在25 kHz時鉗位，從而消除可聽噪聲。此外，這系列器件提供多種保護特性，如雙啟動電流電平、輸入欠壓及主電源過壓保護、過載保護、雙過渡保護閾值、軟啟動和閂鎖保護等。這系列器件還提供可選的動態自供電(DSS)功能，從而無需輔助繞組； 并內置斜坡補償，不需要外部設定。以NCP1238為例，這器件的典型應用電路圖如圖2所示。

圖2：NCP1238典型應用電路圖。　應用設計步驟及要點

　　1) 電源段設計

　　要在設計中應用NCP1237/38/87/88系列控制器，首先要設計電源段。由于功率小于75 W，這個功率等級常見采用反激轉換器。相應地，需要計算出這反激轉換器相關元件參數，選擇好恰當的元器件。例如，根據輸出電壓和輸出電流可以計算出輸出功率，再根據EPA相關標準來預估能效，結合輸出功率和能效來預估輸入功率，隨后可以計算出平均輸入電流，并計算出大電容值。有關電源段設計中電容、變壓器、電感和MOSFET等參數的詳細計算過程，參見參考資料(1)或(2)。

　　值得一提的是，在電源的次級端，可以考慮采用同步整流技術來顯著提升能效。在這方面，可以采用安森美半導體的NCP4302同步整流控制器。諸如適配器、充電器和機頂盒等空間敏感型反激應用中使用NCP4302這樣的同步整流控制器，能夠顯著提升能效，而額外成本極低。NCP4302已經上市，新的NCP4303同步整流控制器也將于2010年上市。

　　2) 設定過載補償

　　過載補償(OPP)會影響初級峰值電流。我們可以根據相關公式計算出初級峰值電流，然后計算出過載補償電阻值(ROPP)。安森美半導體已經創建過載補償電子設計表格，方便用戶恰當地選擇ROPP及其對峰值電流(Ipeak)、瞬態電流(ITRAN)、輸出功率(Pout)及瞬態功率(PTRAN)的影響。

　3) 降低空載輸入能耗

　　在降低空載(待機)輸入能耗方面，除了采用前述內置啟動高壓電流源的無啟動電阻設計和NCP1237/38/87/88這樣的帶有頻率反走及跳周期模式的控制器，還可以采取其它眾多途徑或訣竅，如降低變壓器泄漏電感、不允許動態自供電工作、減小VCC鉗位電阻值、降低開關損耗、優化鉗位電路、藉反饋電阻分壓器減小渦流、為所有負載電流設定穩定的工作、降低TL431偏置電路損耗、降低次級整流器及其緩沖器的損耗和不使用輸出電壓顯示LED等。

　　4) 磁學設計

　　磁性元件磁通密度應該以峰值電流來設計，并提供一些裕量(5%)，從而防止飽和。另外，需要結合具體設計要求看是否需要100%的輸出電流，若不是，就減小磁芯尺寸。例如，假定最大輸出電流是3.5 A，但只在瞬態條件下需要這大電流，其長期的均方根(RMS)值僅1.75 A，負載系數僅為0.5(而非1)。設計人員減小磁芯尺寸后，就可以減小磁芯及銅損耗。變壓器磁芯尺寸、繞組設計及氣隙長度等計算同樣參見參考資料(1)或(2)。