安森美半导体的高频准谐振反激式参考设计

为提供更佳的用户体验，笔记本电脑及其适配器不断向小型化、高功率密度化方向发展，便于消费者外出时携带更方便，同时，还需具备高平均能效和极低待机功耗，以符合日趋严格的各种能效法规。如于2016年1月1日生效的欧盟CoC V5 Tier 2 规定，输出功率为45 W和65 W的AC-DC适配器平均能效需分别达到87.7%和89%，待机功耗分别低于75 mW和150 mW，并且还要求10%负载条件时的能效需分别达到77.7%和77.5%。电源设计工程师面临体积、能效和成本等多方面的设计挑战。
　　
　　表1. AC-DC 适配器能效法规一览
　　开关频率直接决定开关电源的功率密度，提高开关频率可有效地减小无源功率器件如变压器、输出电容的尺寸，从而提高功率密度；高功率密度应用仅满足能效规范远远不够，因为体积减小时，散热面积也相应减少，需提高能效以减少发热，减小对内部元器件寿命的影响；此外，工程师需将成本控制在合理范围内，以在竞争激烈的市场处于有利地位。
　　准谐振反激 + 同步整流 = 高功率密度适配器
　　LLC拓扑结构可提供高频率和高能效，但其成本较高，且对输入电压范围有严格要求，不适用于笔记本电脑这一功率等级。采用准谐振反激式拓扑加上同步整流（SR）可轻松地设计出满足体积、能效、成本等要求的高功率密度适配器，如安森美半导体的高频准谐振反激式控制器NCP1340/1+SR控制IC NCP4305/80。
　　准谐振模式允许使用相对大的缓冲电容Clump，额外增加的Clump （10-22pF）可以减少MOS管关断损耗，减少电磁干扰（EMI）。准谐振反激有利于次极端加SR，可降低整流二极管导通损耗，减少次极端整流管尖峰电压，降低其耐压要求。
　　
　　图1. 准谐振模式允许使用相对大的缓冲电容Clump
　　准谐振式反激电源损耗分析和设计要点
　　分析准谐振反激损耗旨在提高工作频率后再减少功率损耗。准谐振反激电源的损耗主要分布在初级MOSFET、尖峰吸收电路、变压器和输出整流。