200kz/200W環(huán)保型電源適配器

      當(dāng)今,額定功率200W以上的高頻實用型電源適配器在進行環(huán)保性能評估方面時或多或少地存在一些麻煩?它們要么EMI噪聲較大,要么輸入電流諧波超標或者在一定的功率封裝密度下溫度特性不好?可靠性差等?要解決這些問題,一個途徑是找尋新的性能更先進的變換器拓撲,另一途徑就是選擇新工藝?新器件以盡可能滿足環(huán)保性能評估的要求。

      近年來,國外某些知名半導(dǎo)體公司花了不少力氣進行器件技術(shù)的改造并研發(fā)出一系列有針對性且性能優(yōu)越的新器件?例如,前身為 Siemens的 Infineon公司近年陸續(xù)地推出專用于解決高頻電源適配器上述問題的一攬子器件?它們包括耐高壓(600V)?低導(dǎo)通電阻(RoN)的Coolmos管(高頻運用時溫升極低,適用作為 Boost開關(guān)),大電流?低耐壓?小 RDSON的Optimos管(特適用于Buck變換器),PFC?PWM二合一的 ICTDA16888(可節(jié)省空間和元件),耐高壓(600V)的SIC肖特基二極管(特適用于作 Boost二極管)等?這些器件都有其特性,如果在電源適配器設(shè)計中使用得當(dāng),就會事半功倍地解決問題,而且成本也得到控制

      利用上述器件設(shè)計一個工作頻率為200kHz?功率為200W的符合環(huán)保要求的實用型電源適配器?它采用第二代的 Coolmore2作為PFC和PWM的功率開關(guān),采用SIC肖特基二極管作為PFC二極管, Optimos作為同步整流開關(guān),PFC和PWM的控制由同一塊 ICTDA16888實現(xiàn)?該電源具有寬的輸入電壓范圍(90~275V)以及80%以上的AC/DC變換效率?輸出電壓有兩組:+5V/20A和+12V/8.3A,帶有輸出過載保護和輸出短路保護功能?所有功率器件均無須加散熱片,也不要求接最小的輸出負載?

      1. 電路方塊圖

      圖9-45為整體電源適配器的工作框圖?它是由PFC和PWM兩部分組成?第一部分是一個用于功率因數(shù)校正(PFC)的AC/DC變換器;第二部分是由兩個功率開關(guān)管組成的正激式脈沖寬度調(diào)制(PWM)的DC/DC變換器?PFC級是一個 Boost升壓變換器,它的作用是在其輸出端提供一個380V電壓,而同時在輸入端保持輸入電流為正弦波以使功率因數(shù)近似等于1?PFC級的另一個特點是可以讓電源工作在寬電壓輸人范圍(90~275)V,而無須再加入使整流電路重新配置的電壓范圍開關(guān)?所用的功率器件是兩個并聯(lián)運用的 Coolmos型SPB11N60C2以及一個SIC肖特基二極管SDB06S60(6A/600V)?

      200WSMPS工作框圖

      雙管正激式變換器通過耦合變壓器T1實現(xiàn)與電網(wǎng)的隔離?在變壓器初級,功率器件是兩個 Coolmos SPBLIN60C2和兩個 Emcon二極管SDD04E60(4A/600V)?次級有兩組輸出(5V和12V),但它們的整流原理有所不同?12V輸出使用的是傳統(tǒng)肖特基二極管整流電路,而5V輸出則使用低壓 MOSFET SSPB80N03S2L03來實現(xiàn)同步整流。PFC和PwM兩部分的功能控制均由一單片集成電路TDAl6888來完成。

      本電源優(yōu)點之一是體積小。它由兩塊大小不一的雙面PCB板組成。較大的一塊（18cm2．結(jié)構(gòu)、散熱片設(shè)計x15cm）為主板，其上裝有各類功率器件和無源元件，并盡量采用占地小的SMD元件。器件沒有使用任何散熱片，熱量的散發(fā)是靠PCB板上的主銅皮將熱能傳遞至下面的一塊金屬平板實現(xiàn)的。較小的一塊（6cm×3cm）為控制板，其上裝有控制電路，并垂直地插入到主板上。