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？如何對它進行有效的散熱設計？以及如何使它滿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計會給超薄型筆記本適配器設計師帶來空間和散熱兩大難題的三個參數。

　　上述控制模式為電源設計師提供了內置的設計方法，該方法可在整個功率范圍內實現高效率，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關頻率、變壓器初級電感量以及峰值初級電流平方均成比例。因此，這三個參數的微小變化便可導致過載電流遠遠超出故障條件下的額定輸出值。要構建能夠經受此類故障條件的電源，就必須采用較大的元件，但這卻會給薄型筆記本適配器設計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，并在最終測試中采用參數調整技術，以控制開關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I2f調整）的工作區域進行了比較。去除特性曲線的左下方區域（I2f=0。81），TOPSwitch-HX可確保在最差情況下提高通過變壓器傳導的最小能量。這樣，使用一個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)可降低最大過載功率，同樣，使用一個初級繞組電感低于先前要求的大約9%的變壓器也可以實現這一點，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，是設計薄型筆記本適配器的關鍵促成因素，該技術可在給定設計中實現以下幾點：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，開發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。詳情請參見發布的參考設計DI-182。13。5mm的凈空高度可容納整個電源，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，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行設計和制造，既節省材料又節約能耗。