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创新开关转换设计省去30%元件

作者:陆楠,EDN China执行主编时间:2008-09-02来源:EDN China收藏

  “利用高精度初级侧控制,可实现精确调节的 (CV/CC) 设计,所使用的元件数量要比典型的次级侧设计至少减少30%。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/87625.htm

  “利用高精度初级侧控制,可实现精确调节的 (CV/CC) 设计,所使用的元件数量要比典型的次级侧设计至少减少30%。新器件在整个负载范围内带载效率比能源之星2.0要求高出10%,空载功耗要比允许限值低90%......”——这是(Power Integrations)公司全球市场传讯总监Peter Rogerson在向《EDN China》描述他们最新推出的开关转换芯片LinkSwitch-II系列特性时所做的概述。

  省去次级电路

  对于而言,LinkSwitch-II的推出具有跨时代的意义。总的来看,新器件的特性包括:极大简化CV/CC转换器的设计、严格的CV/CC容差、可提供电缆压降补偿而无需额外的外围元件、补偿变压器容差和补偿温度影响、先进的安全保护功能、过热过流和过压保护、空载功耗不足30mW、无卤素。

  对于产品而言,环保的要求越来越高,主要体现在功耗和材料上。将于今年11月份正式生效的能源之星2.0版新规范提出了更严格的带载效率要求和更低的空载功耗要求。例如,规定2.5 W(5 V,0.5 A)外部电源的最低效率必须达到72.3%(1.1版为63.5%),高于美国《2007能源独立和安全法案》所规定的64.5%的标准。新规范要求空载功耗应低于300mW(1.1版及EISA2007的要求为500mW)。此外,如果外部电源的额定输入功率为100W或更高,那么在115V、60Hz条件下进行测试时,它在100%额定负载点的真功率因数还必须达到0.9甚至更大。

  过去,包括产品在内的开关电源一般采用次级电路检测输出电压,并将误差信号反馈回到初级侧控制器。LinkSwitch-II使用变压器绕组检测输出电压,省去次级电路。新器件的创新设计使之在设计精确输出CV/CC 转换器时可以省去光耦器、所有次级侧CV/CC 控制电路以及所有控制环路补偿电路(图1),即可省去多达30%的元件,并因此消除了次级侧元件的功耗。

  Rogerson表示,在使用LinkSwitch-II设计的5 W(5V/1A)手机充电器设计范例中,对115VAC~230VAC输入范围条件下25%、50%、75%和100%负载点的测试表明,电源的平均效率达到75%,完全满足能源之星2.0对外部电源的要求。由于LinkSwitch-II中集成有开/关控制电路,再加上其IC功耗低、无需次级侧电流检测电阻和控制电路,使得电源在整个负载范围内均具有恒定的效率,且空载功耗低于30mW。

  增强输出电压电流的精确度

  另一方面,通过补偿变压器容差、输入电压变化、环境温度和充电器输出电缆中的压降,LinkSwitch-II进一步增强了输出电压及电流的精确度。PI提供给EDN China的资料显示,由于集成了更为精确的补偿功能,能够对变压器容差、输入电压变化、输出电缆压降(仅限LNK61x)和外围元件温度漂移进行补偿,因此可以在0℃ ~ 100℃的温度范围内分别实现±5%和±10%的输出CV/CC 容差。Rogerson强调,在省去次级侧控制电路的情况下,实现这样的容差级别是相当不容易的。

  LinkSwitch-II具有频率抖动功能,可以降低EMI滤波器的成本。在安全保护功能上,新器件提供自动重启动输出短路保护和迟滞热关断。此外,新器件还满足IEC 60950-1 HV对漏极引脚与所有其它引脚之间的爬电要求,并能安全处理所有单点故障。

  Rogerson表示,LinkSwitch-II非常适合手机和无绳电话充电器、高亮度LED 驱动器以及其它要求精确恒压或恒流输出的应用。据悉,PI目前已完成相关参考设计套件、说明视频及三个参考设计报告(RDR 157、158和159)。新的参考设计套件(RDK-160)包括所有适用于设计5.5W以下的CV/CC适配器的三款完整设计。第一个参考设计(RD-157)符合中国政府所出台的CV/CC手机充电器标准。该设计具有精确调节、效率极高的特点,而且空载功耗非常低,其使用的元件数量也是目前市面上最少的;第二个参考设计(RD-158)适用于高功率手机充电器,应用范围包括高端手机、PDA及其它便携式个人装置,这些产品都需要大功率充电器为耗电的锂离子电池组快速充电。该设计的输出功率为5.5W(5V,±250 mV),具有与其它参考设计同样的精确度和高效率;第三个参考设计(RD-159)适用于无绳电话适配器。由于无绳电话适配器与电话系统电气连接,极容易受到雷击及其它高压浪涌和瞬态负载的影响并进而损坏设备,因此无绳电话适配器始终面临着特殊的设计挑战。RD-159设计能够抵抗10kV的浪涌,并以±250mV的精确度始终为电话提供可靠的电源。

  虽然在PI整个产品线中,LinkSwitch只占很小的比重,但Rogerson表示,PI相信新一代器件的创新技术将进一步推动PI在电源领域的竞争力,在半导体产业发展放缓的当下,PI并没有调低他们的盈利预期。



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