200kz/200W环保型电源适配器

      当今,额定功率200W以上的高频实用型电源适配器在进行环保性能评估方面时或多或少地存在一些麻烦｡它们要么EMI噪声较大,要么输入电流谐波超标或者在一定的功率封装密度下温度特性不好､可靠性差等｡要解决这些问题,一个途径是找寻新的性能更先进的变换器拓扑,另一途径就是选择新工艺､新器件以尽可能满足环保性能评估的要求。

      近年来,国外某些知名半导体公司花了不少力气进行器件技术的改造并研发出一系列有针对性且性能优越的新器件｡例如,前身为 Siemens的 Infineon公司近年陆续地推出专用于解决高频电源适配器上述问题的一揽子器件｡它们包括耐高压(600V)､低导通电阻(RoN)的Coolmos管(高频运用时温升极低,适用作为 Boost开关),大电流､低耐压､小 RDSON的Optimos管(特适用于Buck变换器),PFC､PWM二合一的 ICTDA16888(可节省空间和元件),耐高压(600V)的SIC肖特基二极管(特适用于作 Boost二极管)等｡这些器件都有其特性,如果在电源适配器设计中使用得当,就会事半功倍地解决问题,而且成本也得到控制

      利用上述器件设计一个工作频率为200kHz､功率为200W的符合环保要求的实用型电源适配器｡它采用第二代的 Coolmore2作为PFC和PWM的功率开关,采用SIC肖特基二极管作为PFC二极管, Optimos作为同步整流开关,PFC和PWM的控制由同一块 ICTDA16888实现｡该电源具有宽的输入电压范围(90~275V)以及80%以上的AC/DC变换效率｡输出电压有两组:+5V/20A和+12V/8.3A,带有输出过载保护和输出短路保护功能｡所有功率器件均无须加散热片,也不要求接最小的输出负载｡

      1. 电路方块图

      图9-45为整体电源适配器的工作框图｡它是由PFC和PWM两部分组成｡第一部分是一个用于功率因数校正(PFC)的AC/DC变换器;第二部分是由两个功率开关管组成的正激式脉冲宽度调制(PWM)的DC/DC变换器｡PFC级是一个 Boost升压变换器,它的作用是在其输出端提供一个380V电压,而同时在输入端保持输入电流为正弦波以使功率因数近似等于1｡PFC级的另一个特点是可以让电源工作在宽电压输人范围(90~275)V,而无须再加入使整流电路重新配置的电压范围开关｡所用的功率器件是两个并联运用的 Coolmos型SPB11N60C2以及一个SIC肖特基二极管SDB06S60(6A/600V)｡

      200WSMPS工作框图

      双管正激式变换器通过耦合变压器T1实现与电网的隔离｡在变压器初级,功率器件是两个 Coolmos SPBLIN60C2和两个 Emcon二极管SDD04E60(4A/600V)｡次级有两组输出(5V和12V),但它们的整流原理有所不同｡12V输出使用的是传统肖特基二极管整流电路,而5V输出则使用低压 MOSFET SSPB80N03S2L03来实现同步整流。PFC和PwM两部分的功能控制均由一单片集成电路TDAl6888来完成。

      本电源优点之一是体积小。它由两块大小不一的双面PCB板组成。较大的一块（18cm2．结构、散热片设计x15cm）为主板，其上装有各类功率器件和无源元件，并尽量采用占地小的SMD元件。器件没有使用任何散热片，热量的散发是靠PCB板上的主铜皮将热能传递至下面的一块金属平板实现的。较小的一块（6cm×3cm）为控制板，其上装有控制电路，并垂直地插入到主板上。