200kz/200W環保型電源適配器

      當今,額定功率200W以上的高頻實用型電源適配器在進行環保性能評估方面時或多或少地存在一些麻煩?它們要么EMI噪聲較大,要么輸入電流諧波超標或者在一定的功率封裝密度下溫度特性不好?可靠性差等?要解決這些問題,一個途徑是找尋新的性能更的變換器拓撲,另一途徑就是選擇新工藝?新器件以盡可能滿足環保性能評估的要求。

      近年來,國外某些知名半導體公司花了不少力氣進行器件技術的改造并研發出一系列有針對性且性能優越的新器件?例如,前身為 Siemens的 Infineon公司近年陸續地推出專用于解決高頻電源適配器上述問題的一攬子器件?它們包括耐高壓(600V)?低導通電阻(RoN)的Coolmos管(高頻運用時溫升極低,適用作為 Boost開關),大電流?低耐壓?小 RDSON的Optimos管(特適用于Buck變換器),PFC?PWM二合一的 ICTDA16888(可節省空間和元件),耐高壓(600V)的SIC肖特基二極管(特適用于作 Boost二極管)等?這些器件都有其特性,如果在電源適配器設計中使用得當,就會事半功倍地解決問題,而且成本也得到控制

      利用上述器件設計一個工作頻率為200kHz?功率為200W的符合環保要求的實用型電源適配器?它采用第二代的 Coolmore2作為PFC和PWM的功率開關,采用SIC肖特基二極管作為PFC二極管, Optimos作為同步整流開關,PFC和PWM的控制由同一塊 ICTDA16888實現?該電源具有寬的輸入電壓范圍(90~275V)以及80%以上的AC/DC變換效率?輸出電壓有兩組:+5V/20A和+12V/8.3A,帶有輸出過載保護和輸出短路保護功能?所有功率器件均無須加散熱片,也不要求接較小的輸出負載?

      1. 電路方塊圖

      圖9-45為整體電源適配器的工作框圖?它是由PFC和PWM兩部分組成?第一部分是一個用于功率因數校正(PFC)的AC/DC變換器;第二部分是由兩個功率開關管組成的正激式脈沖寬度調制(PWM)的DC/DC變換器?PFC級是一個 Boost升壓變換器,它的作用是在其輸出端提供一個380V電壓,而同時在輸入端保持輸入電流為正弦波以使功率因數近似等于1?PFC級的另一個特點是可以讓電源工作在寬電壓輸人范圍(90~275)V,而無須再加入使整流電路重新配置的電壓范圍開關?所用的功率器件是兩個并聯運用的 Coolmos型SPB11N60C2以及一個SIC肖特基二極管SDB06S60(6A/600V)?

      200WSMPS工作框圖

      雙管正激式變換器通過耦合變壓器T1實現與電網的隔離?在變壓器初級,功率器件是兩個 Coolmos SPBLIN60C2和兩個 Emcon二極管SDD04E60(4A/600V)?次級有兩組輸出(5V和12V),但它們的整流原理有所不同?12V輸出使用的是傳統肖特基二極管整流電路,而5V輸出則使用低壓 MOSFET SSPB80N03S2L03來實現同步整流。PFC和PwM兩部分的功能控制均由一單片集成電路TDAl6888來完成。

      本電源優點之一是體積小。它由兩塊大小不一的雙面PCB板組成。較大的一塊（18cm2．結構、散熱片設計x15cm）為主板，其上裝有各類功率器件和無源元件，并盡量采用占地小的SMD元件。器件沒有使用任何散熱片，熱量的散發是靠PCB板上的主銅皮將熱能傳遞至下面的一塊金屬平板實現的。較小的一塊（6cm×3cm）為控制板，其上裝有控制電路，并垂直地插入到主板上。