如何设计不足15毫米超薄型笔记本适配器?(五)

2009-11-04 21:07:57来源: Power Integrations, Inc.

  当今的笔记本电脑正在向超薄型发展,这一设计趋势带给系统工程师的最大设计挑战是超薄电源适配器。如何以一个合理的成本设计出能够装入厚度不足15毫米机壳中的电源?如何对它进行有效的散热设计?以及如何使它满足最新的能源之星标准及其它全球性能效标准?要克服所有这些挑战并非易事。请看PI技术专家是如何解决这些难题的。

  本文第四部分讨论了适配器如何在低功率时仍能保持高效率,并避免音频噪音问题。接下来的第五部分将讨论如何正确地设计会给超薄型笔记本适配器设计师带来空间和散热两大难题的三个参数。

  上述控制模式为电源设计师提供了内置的设计方法,该方法可在整个功率范围内实现高效率,但对设计师而言,仍还有许多工作要做。电源设计必须要安全地应对所有故障情况和最差情况下的元件容差。在以非连续导通模式(DCM)工作的反激式转换器中,输出到负载的功率与开关频率、变压器初级电感量以及峰值初级电流平方均成比例。因此,这三个参数的微小变化便可导致过载电流远远超出故障条件下的额定输出值。要构建能够经受此类故障条件的电源,就必须采用较大的元件,但这却会给薄型笔记本适配器设计师带来空间和散热两大难题。PI推出的TOPSwitch-HX已解决了上述难题:引入额外的电路,并在最终测试中采用参数调整技术,以控制开关频率与流限值平方的乘积的最大值和最小值。这在数据手册中被指定为新参数—功率因数(I2f)。

  在图3中,对TOPSwitch-HX与上一代的TOPSwitch?-GX(无I2f调整)的工作区域进行了比较。去除特性曲线的左下方区域(I2f=0。81),TOPSwitch-HX可确保在最差情况下提高通过变压器传导的最小能量。这样,使用一个初级绕组电感低于先前要求的大约9%的变压器,即足以在最差情况下提供指定的输出电流。去除右上方区域(I2f=1。21)可降低最大过载功率,同样,使用一个初级绕组电感低于先前要求的大约9%的变压器也可以实现这一点,从而降低电路中许多元件的最大功率要求。在TOPSwitch-HX中引入I2f调整技术,是设计薄型笔记本适配器的关键促成因素,该技术可在给定设计中实现以下几点:使给定变压器磁芯尺寸提供更多功率输出、过载功率与额定功率的比率大幅降低以及导通损耗更小。

图3.功率因数的影响

  图3. 功率因数的影响

  PowerIntegrations已利用集成多模式控制及I2f调整功能的TOPSwitch-HX器件,开发出了一套完整的超薄笔记本适配器设计方案,并可立即投产。详情请参见发布的参考设计DI-182。13。5mm的净空高度可容纳整个电源,而制造成本却与双倍尺寸的适配器相当。该设计的平均功率效率大于87%,超出了能源之星EPSv2。0的要求。230VAC输入时,电路空载功耗可降到300mW以下,远远低于能源之星所允许的500mW空载功耗。

  有了TOPSwitch-HX,超薄型笔记本适配器不再成为昂贵的选择。所有笔记本适配器都可以采用这种方式进行设计和制造,既节省材料又节约能耗。

关键字:笔记本  适配器  电源  散热设计

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2009/1104/article_1945.html
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