【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：3015 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。

同常规适配器对比：

方案原理图：

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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