【工程师原创】高效率小体积65W电源适配器方案

发布时间:2015-07-10 阅读量:3197 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】常常需要背着笔记本电脑到处跑的人一定很痛恨这个笨重的家伙——电源适配器。它又大又沉,还不得不用。现在的电子产品越做越轻薄,是时候让沉重的电源适配器做些改变了。今天小编为大家介绍这款工程师原创的电源适配器方案,它拥有94%+的高效率和超级小的体积...想知道详细方案吗,请往下看吧。

该电源适配器方案规格如下:

1. 输入范围:90~265VAC/47~63Hz
2. 输出电压:19VDC/3.42A
3. 满载目标效率:>94%(输入220V), >92%(输入110V)
4. PCB体积:<=100*25*25mm


首先我们来看一下板子展示图,看看体积有多小。

【工程师原创】高效超小体积65W笔记本适配器方案

同常规适配器对比:

【工程师原创】高效超小体积65W笔记本适配器方案
 
【工程师原创】高效超小体积65W笔记本适配器方案
 

方案原理图:

 
【工程师原创】高效超小体积65W笔记本适配器方案

方案选用元器件:QR反激+SR

1. PWM控制IC:NCP1339HDR2GSR
2. 控制IC:   NCP4305D(感谢ON-Semi伍工提供的样片)
3. 功率GaN管:TPH3002LD
4. 变压器:PQ2020
5. SR功率管:待定

工程师设计心得:

要做小体积,开关频率需要提上去是必然的,那么效率就成问题。QR的方案,高低压输入下,满载开关频率接近低压输入下的3倍。在之前的一些尝试中我试过,90V输入下频率做到三十多KHz,220V输入下频率控制在100KHz附近,这样用Cool-Mos+PQ2620的变压器,220V输入下的满载效率做到94%没有问题。然而,体积缩小到要用PQ2020的变压器,频率要再提高接近一倍,硅MOS的效率就不行了,这次用到了GaN管。

GaN属于宽禁带半导体,电子迁移率远比硅快。由于GaN是常开的,这次用GaN功率管实际是一个低压MOS和一个GaN串联的结构,实测过,相同Rdson的GaN管和Cool-Mos, 在相同驱动电路下,前者的驱动上升时间仅20nS左右,看不到明显的米勒平台,而后者的驱动上升时间超过100ns。

功率管有了,控制IC也是非常难找。一般的QR,出于EMI考虑,通常会将频率限制在150K以下,在这里,我需要将频率跑上去,不能用。有人问,为什么一定要QR?很简单,为了次级同步整流方便,CCM的SR做起来会比较麻烦。所以,我需要的IC必须还有这些特点:

1. 最高工作频率最少允许到200KHz
2. 低待机功耗(<100mW),也就意味着必须内置HV启动
3. 尽可能低一点的CS过流点(为低压输入下争取一点效率)
4. CS过流点随输入电压升高而降低,即需要在高低压下有一致性较好的限功率点

最后翻遍TI、ST、Fairchild、On-Semi、MPS......最后找到了这颗满足了我所有需求的IC,NCP1339H。唯一的遗憾是,Pin脚有点多,外围稍显复杂。
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