同时满足能源之星和EMI要求的高效率充电适配器设计解决方案

T1内的抽头次级绕组5-3-2-NC具有三种功能。绕组2-5可通过二极管D6向U1提供低压电源。从低压次级侧获取功率，而不是在初级侧降低电压，这样可以使电源在230VAC时空载功耗不超过50mW。

绕组2-3可向U1的反馈(FB)输入提供反馈信号。这个控制引脚可以根据偏置绕组的反激电压来调节恒压模式下的输出电压和恒流模式下的输出电流。采用这种设计后，不仅可以省去输出路径中的检测电阻，还可以省去一个光耦器和次级控制电路，从而大幅简化电源设计。这种控制技术还能够自动补偿变压器电感容差和内部参数容差随输入电压的变化。

变压器次级中的最后一个元素是绕组2-NC。这一设计是PI的E-ShieldTM技术的实现。此举可以改善EMI裕量，省去铜箔屏蔽层。

另一个需要考虑的关键元件是整流二极管D7。该二极管的性能对效率有重要影响，因为它要传送整个DC负载电流。二极管将要承受的峰值反向电压由初级开关元件的额定电压来决定。其他同类设计方案使用额定峰值电压为600V的开关，这些解决方案要求使用低反射输出电压(VOR)，并且D7必须选用60V肖特基二极管。LinkSwitch-II中集成的MOSFET能够维持700V的电压，使VOR取较高值。这样可以降低D7上的应力，从而能选用40V肖特基二极管。40V肖特基二极管不仅成本低廉，而且在2A时的正向导通压降只有0.5V，而60V肖特基二极管的正向导通压降为0.7V。这样可减少0.4W的峰值功耗，将效率提高5%。

采用700V MOSFET的另一个好处是，电路可以承受交流380V输入电压，这样设计的充电器可以在交流供电电压差别很大的国家(如印度、俄罗斯、中国等)始终可靠工作。

提高效率需考虑的最后一个关键要素是EMI控制。根据国际上的两大能效规范(EN 55022和CISPR 22 Class B)，产品必须符合EMI标准。电路设计自身必须产生较低的EMI。为不良设计添加抑制元件是我们所不提倡的，因为这样会增加成本、占用空间和吸收更多的功率。可喜的是，LinkSwitch-II器件集成了多个可降低EMI的有用功能。振荡器集成有频率调制功能，可以扩展频谱。电源在最高80kHz下工作时，峰值初级电流会低于最高频率为45kHz的设计，这样可以增加差模EMI裕量。这些功能以及E-Shield技术，大大简化了所需EMI抑制元件的设计，只需采用一些扼流圈、电阻和电容。

如图2所示，电路多个部分采取了防传导及辐射EMI设计。在AC输入部分，电感L1和L2以及电容C1和C2组成一个π型滤波器，对差模传导EMI噪声进行衰减。D5、R3、R4和C3组成RCD-R箝位电路，用于限制漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R4的值较大，用于避免漏感引起的漏极电压波形振荡。C6和R8用来限制D7上的瞬态电压尖峰，并降低传导及辐射EMI。这些元件可以使电源拥有10dB以上的裕量，轻松满足EN 55022和CISPR 22 Class B标准。

图4为采用PI器件设计的电源电路样品，只需为数不多的元件即可设计出这种高效率充电器/适配器，并且完全满足EMI、安全性及耐用度等要求。

本设计所取得的效率要比能源之星EPS 2.0版规范的5W电源效率要求高6%，但相比之下，低于50mW的超低空载功耗也许更加意义非凡。假设充电器在充完电后长期插在插座上，那么与能源之星EPS 2.0版规范的要求相比，这种超低空载功耗在总能量节省中的贡献率可以达到90%以上。

在5V/1,000mA电源设计中，Power Integrations向我们展示了设计师如何做才能远远超出公认的最低能效要求，同时使产品既具成本优势又易于制造。