65 W笔记本适配器 - AC-DC Converters · 2016. 3. 28. · d4 rs1b d5 mbr2060ct c6 100 nf 50 v...
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应用 器件 输出功率 输入电压 输出电压 拓扑结构 笔记本适配器 TOP258EN 65 W 90 – 265 VAC 19 V 反激式 DI-197参考设计 TOPSwitch-HX www.powerint.com July 2008 65 W笔记本适配器 ® 设计特色 设计非常紧凑，元件数量少 内部限流点降低省去了次级侧限流电路 初级侧过压保护(OVP)省去了次级光耦器 700 V MOSFET降低解决方案成本 用低成本的(60 V, 20 A) 肖特基二极管替换100 V, 40 A的 二极管 132 kHz工作频率减小了变压器尺寸 低MOSFET电容容量允许以更高频率进行工作，而不会降低 效率 极高能效 空载输入功率非常低：265 VAC输入情况下<200 mW 满载效率高：>87% 平均效率高：>86% 出色的瞬态空载响应 迟滞过载热保护 过载保护提供自动恢复 锁存故障保护 • • • • • • • • • • • • • • • 图 1. 65 W笔记本适配器电路图 工作原理 图1所示为利用Power Integrations ® 的TOPSwitch ® -HX TOP258EN 离线式开关IC设计的反激式笔记本适配器电源的电路图。该电源 在通用输入范围内均可提供19 V, 65 W的输出，且能够在环境温 度高达40 °C的密闭壳体中正常工作。 TOP258EN (U1)内集成的700 V MOSFET和多模式控制器，可以根 据馈入控制(C)引脚的电流量，通过调节MOSFET占空比来对输出 进行调节。 U1中的EcoSmart ® 功能可以在整个负载范围内提供恒定的效率。 由于采用了专利的多周期调制(MCM)功能，因此无需在特定负载和 工作条件下触发特殊工作模式，这样可以优化电源性能，轻松满 足现有及最新的能效规范。 保险丝F1为电路中的其它部分提供严重故障保护。共模电感L3和 L4提供输入滤波。X电容C1提供差模滤波，电阻R1和R2提供安全 保护，防止在断开AC输入时出现电流冲击。桥式整流管D1 对 PI-5192-071608 R15 33 R19 1 k R18 10 k 1% R17 68.1 k R16 1.0 k U2 LM431 2% D2 RS1K D3 BAV19WS VR1 1N5248B 18 V R12 5.1 k R14 20 R1 2.2 M R2 2.2 M R13 6.8 R10 301 1% R6 150 1/2 W R5 100 U3A PC357C U3B PC357C L4 200 H L3 12 mH U1 TOP258EN C7 47 F 16 V C16 100 nF C15 470 pF 50 V C10 22 F 50 V D4 RS1B D5 MBR2060CT C6 100 nF 50 V D1 3KBP08M 800 V C13 470 F 25 V C14 470 F 25 V C12 1 nF 100 V 1 T1 EE28 FL1 FL2 4 5 3 C11 2.2 nF 250 VAC C1 330 nF 275 VAC F1 4 A TOPSwitch-HX L E N 19 V, 3.42 A RTN C2 120 F 400 V C9 100 nF 25 V C4 2.2 nF 1 kV VR2 P6KE250A 90 - 265 VAC D S C V F X CONTROL R3 2.0 M R7 5.1 M R4 2.0 M R9 13 k 1% R8 6.8 M R11 2 k C8 100 nF 50 V
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应用 器件 输出功率 输入电压 输出电压 拓扑结构
笔记本适配器 TOP258EN 65 W 90 – 265 VAC 19 V 反激式
DI-197参考设计 TOPSwitch-HX
www.powerint.com July 2008
65 W笔记本适配器
®
设计特色
设计非常紧凑，元件数量少
内部限流点降低省去了次级侧限流电路
初级侧过压保护(OVP)省去了次级光耦器
700 V MOSFET降低解决方案成本
用低成本的(60 V, 20 A)肖特基二极管替换100 V, 40 A的
二极管
132 kHz工作频率减小了变压器尺寸
低MOSFET电容容量允许以更高频率进行工作，而不会降低
效率
极高能效
空载输入功率非常低：265 VAC输入情况下<200 mW
满载效率高：>87%
平均效率高：>86%
出色的瞬态空载响应
迟滞过载热保护
过载保护提供自动恢复
锁存故障保护
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图 1. 65 W笔记本适配器电路图
工作原理
图1所示为利用Power Integrations®的TOPSwitch®-HX TOP258EN
离线式开关IC设计的反激式笔记本适配器电源的电路图。该电源
在通用输入范围内均可提供19 V, 65 W的输出，且能够在环境温
度高达40 °C的密闭壳体中正常工作。
TOP258EN (U1)内集成的700 V MOSFET和多模式控制器，可以根
据馈入控制(C)引脚的电流量，通过调节MOSFET占空比来对输出
进行调节。
U1中的EcoSmart®功能可以在整个负载范围内提供恒定的效率。
由于采用了专利的多周期调制(MCM)功能，因此无需在特定负载和
工作条件下触发特殊工作模式，这样可以优化电源性能，轻松满
足现有及最新的能效规范。
保险丝F1为电路中的其它部分提供严重故障保护。共模电感L3和
L4提供输入滤波。X电容C1提供差模滤波，电阻R1和R2提供安全
保护，防止在断开AC输入时出现电流冲击。桥式整流管D1对
PI-5192-071608
R1533
R191 k
R1810 k
1%
R1768.1 k
R161.0 k
U2LM431
2%
D2RS1K
D3BAV19WS
VR11N5248B
18 V
R125.1 k
R1420
R12.2 M
R22.2 M
R136.8
R10301
1%
R61501/2 W
R5100
U3APC357C
U3BPC357C
L4200 H
L312 mH
U1TOP258EN
C747 F16 V
C16100 nF
C15470 pF50 V
C1022 F50 V
D4RS1B
D5MBR2060CT
C6100 nF50 V
D13KBP08M
800 V
C13470 F25 V
C14470 F25 V
C121 nF
100 V
1T1
EE28 FL1
FL2
4
5
3
C112.2 nF
250 VAC
C1330 nF
275 VAC
F14 A
TOPSwitch-HX
L
E
N
19 V, 3.42 A
RTN
C2120 F400 V
C9100 nF25 V
C42.2 nF1 kV
VR2P6KE250A
90 - 265VAC
D
S
C
V
FX
CONTROL
R32.0 M
R75.1 M
R42.0 M
R913 k
1%
R86.8 M
R112 k
C8100 nF50 V
Power Integrations5245 Hellyer AvenueSan Jose, CA 95138, USA.Main: +1 408-414-9200Customer Service Phone: +1-408-414-9665Fax: +1-408-414-9765Email: [email protected]
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A07/08
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The PI logo, TOPSwitch, TinySwitch, LinkSwitch, DPA-Switch, PeakSwitch, EcoSmart, Clampless, E-Shield, Filterfuse, StackFET, PI Expert and PI FACTS are trademarks of Power Integrations, Inc. Other trademarks are property of their respective companies. ©2008, Power Integrations, Inc.
DI-197
图 3. EN55022 B标准的传导EMI结果。测量电压为230 VAC，输出RTN接地
变压器参数
磁芯材料 EE28 PC44 gapped to ALG of 478 nH/t²
骨架 EE28, 10 pin, Vertical
绕组详情
Bias/Feedback: 2T × 4, 32 AWG Primary 1st Half: 16T × 2, 25 AWG Shield: 1T, Foil, 2 mils thick (reverse wound) Secondary: 3T × 4, 24 TIW Shield: 1T, Foil, 2 mils thick Primary 2nd Half: 15T × 2, 25 AWG
绕组顺序
Bias/Feedback (4–5), Primary 1st Half (3–2), Shield (NC–1), Secondary (FL1–FL2), Shield (NC–10), Primary 2nd Half (2–1)
初级电感量 452 μH, ±5%
初级谐振频率 1 MHz (minimum)
漏感 5 μH (maximum)
表 1. 变压器参数。（TIW = 三层绝缘线，AWG = 美国线规，NC = 无连接）图 2. 空载输入功率随输入电压的变化
AC输入进行整流，大容量电容C2对DC进行滤波。在变压器(T1)的
初级侧和次级侧之间使用了Y电容C11，用来提供共模滤波。
电容C7会在启动时通过漏极(D)引脚进行充电，从而启动U1内的
开关开关。启动后，偏置绕组为控制器提供电源。电阻R13为反
馈环路提供补偿。
由VR2、C4、R5、R6和D2组成的箝位电路限制漏极电压（防止
MOSFET关断时出现电压尖峰），并耗散存储在变压器漏感中的
能量。在低频率工作模式下，电容C4不会放电至低于VR2的值，这
样可以降低轻载或空载条件下的功耗。电阻R6用来衰减高频率振
荡。
随着输入电压的升高，电阻R7、R8和R9将会降低U1的外部
流限，这样有助于在高输入电压下将输出功率保持在100 VA以
下，确保在低输入电压下达到额定的输出功率，并在输入电压发
生变化时保持恒定的功率水平。线电压检测电阻R3和R4 (4 MΩ)用
于设定欠压和过压阈值，以及特定电压下的最大占空比。
开环故障会导致VR1导通，从而将电流送至V引脚，并使U1进入
迟滞过压关断模式。
肖特基二极管D5对输出进行整流。缓冲电路（C12和R15）可阻
尼二极管振荡，降低高频传导及辐射噪声。电容C13和C14提供
输出滤波。电阻R17和R18形成一个分压器，用于固定输出DC设
置点。电容C 1 6和电阻R 1 9提供反馈控制环路相位补偿。
电阻R16可设定反馈系统的增益，从而确保整个工作电压范围内
的稳定性。
设计要点
U1内的高压(700 V) MOSFET允许使用更高的变压器初级与次级
变比和60 V, 20 A的肖特基二极管（相对于100 V, 40 A的
二极管），这样可以提高频率和降低成本。
确保旁路电容C6尽量靠近U1放置。
要从过压关断切换到锁存关断，可以降低R12，直至开环条件
下流入V引脚的电流>336 μA。
结温度达到+142 °C时IC U1关断，当此温度再下降75 °C时，
它将自动恢复。
•
•
•
•
90 125 160 195 265230
Input Voltage (VAC)
Inp
ut
Po
wer
(m
W)
200
160
120
80
40
0
PI-
5193
-071
608
PI-
5194
-071
608
1.00.15 10.0 100.0-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
80
70
MHz
dB
V
QP
AV
