用于便携产品的低成本开关式电源适配器

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用于便携产品的低成本开关式电源适配器

线性交流适配器使用一只很大的变压器、一个桥式整流器和一只电容器。变压器工作在电网频率。
线性电源适配器的缺点是效率低，在没有负载或者处于待机状态时浪费电能。由于功率半导体技术取得令人钦佩的进展，现在，工作在开关状态的成本低、效益好的适配器可以取代线性适配器。
分立式开关电源适配器可以解决上面谈到的一些问题，但是实际电路的成本增加了，在输出功率低于15W时，使分立式开关电源适配器不可能普遍使用。
现在，集成度很高且由电网供电的开关集成电路VIPerX2A，在低价的设备中，用作开关式电源适配器取代体积庞大、十分沉重、浪费电能的线性电源适配器是可行的。这些低价的便携设备列于表1中。
用于便携产品的低成本开关式电源适配器

开关式电源
开关式电源适配器输出电压的调节性能很好，频率较高，可以在输入端加上通用范围的电压，而且发热少、尺寸小、重量轻。开关式电源适配器的主要组件有一个脉冲宽度调制(PWM)驱动器、一只MOSFET功率晶体管、一只变压器以及反馈电路。输入电路中有一个桥式整流器、一只变压器和一只输入电容器，这与线性电源适配器相似，但是有一些区别。
整流后形成的直流电压是加在变压器的初级绕组上，耦合到次级绕组。PWM通过反馈电路来检测次级绕组的输出电压，根据输出电压或者电流的大小让MOSFET功率晶体管导通或者截止。
把MOSFET功率晶体管切换成导通或者截止，可以调节变压器次级绕组中储存的能量，从而得到恒定的输出电压。输出电压的调节精度可以达到±2%，这取决于反馈。
除了输出电压的调节性能较好之外，开关式电源适配器中还有其它附加电路，提高了总体性能。这些电路是过热关机电路及限流电路。在线性电源中要实现这些功能，会增加成本，而且用分立元件来实现是十分困难的。开关式电源的效率高于50%，既省电，元件的寿命也更长。
还要考虑到市场提出的一个新的要求：降低待机时或者无负载时交流转接器的功耗。交流转接器处于待机状态的时间比人们想象的更长。如果把转接器插到墙上的交流电源插座中，对便携设备进行充电，例如对移动电话充电，一旦电池充足电力，就把电池充电器拔下来，但是交流转接器还是插在墙上的交流电源适配器插座上。在这种情况下，交流转接器是工作在无负载状态，仍然从电网吸收功率。
在无负载时的功耗也会影响电能的生产，很多国家已经针对设备在待机时的功耗制定了严格的法规，相关法规规定，到2005年，低于15W的设备，在待机时的最大输入功率是300mW。

新一代的开关式电源适配器VIPerX2A由电网供电的VIPerX2A的初级绕组开关把很多分立元件都集成在一个器件中，这样电源适配器可以达到在待机或者在无负载时对功耗的要求，可以与较低价的线性电源适配器竞争，尤其是低功率(低于15W)的产品。
VIPerX2A中包含PWM、MOSFET功率晶体管，以及用30~45只分立元件构成的启动电路和保护电路。图1是VIPerX2A的方框图。
VIPerX2A系列中有VIPer12A和VIPer22A两种器件，装在双列直插的DIP-8封装或者装在小型表面贴片封装SO-8中。它们可以用于功率为12W的产品，输入电压范围很宽(交流85V~265V)。
其主要特点是：功率晶体管工作状态切换的频率是固定的，具备过热保护、电流过载保护、电压过载保护等功能，供电电压范围宽(直流9V~36V)，逐个周期进行限流控制。
所有功能都集成在一个器件中。有了这样的器件，简单的开关式电源适配器只需要9只元件。
输入电压为通用范围、输出电压为6V、输出功率为3.6W的旅行用交流转接器只需要23只元件。这个系统使用一个VIPer12AS，装在表面贴片封装SO-8中。系统电路如图2所示，它具备上面讲到的功能。

旅行用适配器
旅行用适配器是工作不连续状态的反激式稳压器，它调节输出电压和电流。这种电路广泛地用在蜂窝电话适配器中。外壳是塑料的，直接插在墙上的交流电源适配器插座上。变压器是标准的E13变压器。
VIPer12A很适合这种要求成本低的适配器，它只需要几只外接元件：一个电容器C4(启动兼去耦)、一只滤波电容器C5，以及作为辅助电源适配器的元件(R2、D3及变压器绕组)。

这是一个标准的反激式适配器，次级电流和电压的调节信号通过光耦合器送到VIPer12A的反馈引脚。电压调节信号由稳压二极管D6控制，通过R3直接推动光耦合器，在瞬态时如果输出存在超调，可以限制电流。
电流调节是利用并联电阻R6//R7//R8上的电压降来进行的，把偏置电压加到晶体管Q1基极—发射极半导体结上。Q1的集电极则带动光耦合器，限制输出的电流。
基极上的电阻器R5是必不可少的，在短路时，它可以防止损坏Q1的基极—发射极结。在短路时，R3也是必不可少的，Q1的集电极电流直接流过D2，不再驱动光耦合器，使短路时的功耗增大。C8限制Q1在高频时的增益，使回路稳定下来。电池充电器的性能参考列于表2中。

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| 发布时间：2018.07.04 来源：电源适配器厂家

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