電源適配器市場的趨勢暨安森美半導(dǎo)體解決方案

　　而在40 W至70 W的功率應(yīng)用范圍，也可采用NCP1271、NCP1219和NCP1288等固定頻率控制器(其中NCP1219和NCP1288為新產(chǎn)品，即將推出)，還可采用NCP1377、NCP1337和NCP1380等可變頻率控制器。

　　除了PWM控制器，功率小于75 W的電源適配器中，還可采用其它的眾多安森美半導(dǎo)體器件。如在電壓反饋環(huán)節(jié)，可以采用TL431、TLV431、NCP100和NCP4300(用于第二代恒流恒壓適配器)等分流穩(wěn)壓器。而在整流器和MOSFET方面，安森美半導(dǎo)體同樣提供眾多適用的器件，其中包括電壓介于45至100 V、電流介于3至10 A的所有H系列和L系列肖特基二極管，以及NCP4302控制器。以NCP4302為例，這是一款集成型同步整流(SR)控制器與驅(qū)動(dòng)器，集成了在反激轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用同步整流技術(shù)所需的全部控制和保護(hù)功能，支持任何類型的反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 (連續(xù)導(dǎo)電模式、準(zhǔn)諧振模式或不連續(xù)導(dǎo)電模式)，非常適合于適配器、充電器和機(jī)頂盒等空間敏感型應(yīng)用。

　　2)輸入功率大于75 W的應(yīng)用
　　相反，根據(jù)IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)，如果輸入功率大于75 W，則需要增加PFC，即構(gòu)成PFC+PWM的兩段式外部電源架構(gòu)，如圖3所示。在這種功率等級(jí)的PFC段中，臨界導(dǎo)電模式(CRM)應(yīng)用得非常廣泛；而在主轉(zhuǎn)換器段，則有反激、正激有源鉗位和諧振LLC等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可供選用。

圖3：輸入功率大于75 W的PFC+PWM兩段式外部電源架構(gòu)示意圖。

　　如果我們把大于75 W這個(gè)功率范圍進(jìn)一步細(xì)化，可將其分為75至120 W和120至250 W這兩個(gè)細(xì)分范圍應(yīng)用。其中，就75至120 W功率應(yīng)用而言，可以采用NCP1606這樣的CRM PFC控制器。實(shí)際上，在功率等級(jí)低于150 W的應(yīng)用中，CRM是一種非常適合的PFC方案。安森美半導(dǎo)體的NCP1606是一款有源PFC控制器，特別設(shè)計(jì)用于在電子鎮(zhèn)流器、AC-DC電源適配器和其它中等功率離線轉(zhuǎn)換器(通常功率最高可達(dá)300 W)中用作預(yù)轉(zhuǎn)換器。它嵌入了CRM機(jī)制，在多種輸入電壓和功率等級(jí)范圍下，都能夠持續(xù)提供接近1的功率因數(shù)。它集成了可編程過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、精確及可編程的導(dǎo)通時(shí)間限制和過流限制等保護(hù)功能，非常適合用作強(qiáng)固PFC段中的驅(qū)動(dòng)器。

　　在適合75至120 W功率范圍應(yīng)用的PWM控制器方面，可以選用安森美半導(dǎo)體的NCP1230、NCP1381、NCP1382、NCP1651和即將推出的NCP1652等。實(shí)際上，傳統(tǒng)有源PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通常采用開關(guān)型升壓電路，開關(guān)頻率在幾十至幾百kHz之間，相應(yīng)的開關(guān)損耗不可小視。NCP1230固定頻率電流型PWM控制器和NCP1381諧振振電流模式PWM控制器具有在待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉PFC的功能。NCP1230和NCP1381都有一 個(gè)專用的引腳用來連接PFC控制器的VCC引腳。當(dāng)芯片檢測到系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷PFC 的VCC供電，這等于省去一個(gè)損耗環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)超低待機(jī)能耗。

　　而在120至250 W功率范圍，可以采用NCP1651/NCP1652這樣的單段式集成型PFC控制器。而在這個(gè)功率范圍的PWM控制器方面，安森美半導(dǎo)體也提供了眾多適用的解決方案，如NCP1337、NCP1381、NCP1382、NCP1396和即將推出的NCP1392和NCP1901等產(chǎn)品。

　　對于輸入功率大于75 W的電源適配器應(yīng)用而言，同樣可以選用TL431和NCP4300這樣的分流穩(wěn)壓器，以及所有H系列和L系列的肖特基二極管和MOSFET、TO220AB和TO220FP等可控硅整流器與NCP4302同步整流驅(qū)動(dòng)器。

　　在這個(gè)功率等級(jí)，為了幫助客戶加快設(shè)計(jì)，安森美半導(dǎo)體還推出了GreenPointTM 200 W游戲機(jī)適配器參考設(shè)計(jì)。這參考設(shè)計(jì)采用NCP1562開關(guān)電源控制器、NCP1014待機(jī)穩(wěn)壓器以及TL431分流穩(wěn)壓器等重要元器件，符合“能源之星”針對游戲機(jī)電源適配器的要求，待機(jī)能耗低于1 W，在滿載時(shí)能效高于88%；值得一提的是，這參考設(shè)計(jì)還可進(jìn)行修改，針對需要PFC的市場將PFC功能增添進(jìn)去。

　　3)單段PFC解決方案
　　如前所述，與PFC+PWM兩段式架構(gòu)相比，單段PFC是一種較為新穎的架構(gòu)，使用的元器件數(shù)量更少，為兩段式架構(gòu)提供了良好的替代選擇，而且這種架構(gòu)在較高輸出電壓(大于15 V)和中等功率(75至150 W)下工作得更好。

　　針對這個(gè)應(yīng)用空間，安森美半導(dǎo)體提供了NCP1651這樣的集成控制器，并即將推出升級(jí)版的NCP1652。安森美半導(dǎo)體還推出了基于NCP1651的GreenPointTM 90 W筆記本適配器參考設(shè)計(jì)，該參考設(shè)計(jì)能夠降低解決方案成本超過15%，只使用1個(gè)磁性元件(電感)、1個(gè)控制IC、1個(gè)高壓開關(guān)器件(高壓MOSFET)及1個(gè)整流器，相比較PFC+PWM兩段式架構(gòu)，減少了元器件使用數(shù)量，具有更高的電源能效和功率密度，還符合OEM對適配器外殼溫度上升和泄漏電流的要求。

表2：基于NCP1651的單段90 W適配器與競爭產(chǎn)品的能效測試結(jié)果對比。

　　此外，從某獨(dú)立設(shè)計(jì)公司基于NCP1651設(shè)計(jì)的90 W單段式適配器與某廠商的兩段式90 W適配器的能效測試結(jié)果對比(如表2)可以看出，基于NCP1651的方案擁有更佳的工作能耗和更低的空載能耗。

總結(jié)
　　
　　本文探討及分析了通用電源適配器市場的趨勢，如工作能效和待機(jī)能耗要求越來越高、某些OEM擁有獨(dú)特能效要求、某些規(guī)范的局部要求放松使得單段PFC方案獲得更大發(fā)展動(dòng)力以及電源適配器的功率需求越來越高和體積要求越來越小等。還相應(yīng)地分析了電源適配器所面臨的挑戰(zhàn)，并結(jié)合不同功率等級(jí)的應(yīng)用，探討了其應(yīng)用的要求以及可以采用的安森美半導(dǎo)體解決方案。作為全球領(lǐng)先的高能效電源解決方案供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體不僅提供針對電源適配器應(yīng)用的一系列PFC控制器、PWM控制器、分流穩(wěn)壓器、功率MOSFET和整流器，還提供高能效、低能耗的GreenPointTM參考設(shè)計(jì)，用于筆記本、游戲機(jī)、LCD顯示器和游戲機(jī)等一系列應(yīng)用，幫助客戶縮短開發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。