图1:单段PFC架构的适配器结构示意图
因此,针对外部电源的“能源之星”正式2.0版规范中,将功率因数要求限制在输入功率大于100 W的外部电源和115 Vac电压的测试条件,而对230 Vac则不作要求;设计用于同时能够工作在115 Vac和230 Vac条件下的外部电源在功率因数方面只需要满足115 Vac条件下的测试要求。这样一来,具有更高性价比、适合电源适配器等应用的单段式PFC将赢来更大的发展动力。
电源适配器面临的挑战
综合以上电源适配器的通用市场趋势,我们可以得出结论,电源适配器所面临的主要挑战在于:
* 降低空载输入功率;
* 提高总体能效;
* 特别针对笔记本适配器则言,注意待机、休眠和空闲等不同模式下的能效;
* 改善功率因数;
下面我们将按照不同功率等级的应用,分享安森美半导体的相关解决方案。
安森美半导体电源适配器解决方案
1)输入功率小于75W的适配器应用
如上所述,在输入功率小于75 W时,外部电源无需PFC,系统主要只是PWM段,其结构示意图如图1所示。这种情况下,通常采用的是反激式拓扑结构,适配器既能工作在固定频率(FF),也能工作在可变频率(VF)的控制器(特别是就准谐振模式而言)。在额定负载和轻载条件下,要同时实现较高能效,关键就在于要采用能够根据负载状况调整工作模式的智能控制器。
图2:功率小于75 W的电源适配器架构
针对这类应用,安森美半导体推出了一系列的PWM控制器解决方案。其中,就功率介于10W至50 W范围的应用而言,可以采用NCP1351和NCP1216等器件。其中,NCP1351采用固定导通时间、可变关闭时间电流模式控制技术,会在负载变低时降低开关频率,可以提供卓越的空载能耗,并在轻载条件下提供最佳的能效表现;当频率下降时,峰值电流逐渐下降到最大峰值电流的大约30%,能够避免变压器发生机械共振,从而大幅消除可听噪声,并保持良好的待机能耗表现。值得一提的是,安森美半导体推出了基于NCP1351的GreenPointTM 40W打印机电源适配器参考设计。这参考设计的待机能耗低于150mW,而目前常用的40 W打印机在相似情况下能耗约为450mW。在额定负载条件下,该设计的能效高达85%;而其采用的频率反走技术,也令其在高于2W的轻载条件下能效高于80%。除了NCP1351和NCP1216,安森美半导体还将推出NCP1217和NCP1380等新器件。
而在40 W至70 W的功率应用范围,也可采用NCP1271、NCP1219和NCP1288等固定频率控制器(其中NCP1219和NCP1288为新产品,即将推出),还可采用NCP1377、NCP1337和NCP1380等可变频率控制器。