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產業動態 筆記型電腦AC電源適配器設計要求暨最新高能效解決方案
Access PR 本新聞稿發佈於2011/05/27,由發布之企業承擔內容之立場與責任,與本站無關

筆記型電腦的應用非常廣泛,且市場規模持續快速成長。相應地,筆記型電腦電源適配器的市場也非常可觀。用戶往往要求高性能、小尺寸或低重量的筆記型電腦,同時價格適宜。對於電源適配器設計人員而言,就要選擇適合的控制器,用於開發高能效、整合豐富保護特性、尺寸小巧的適配器。

 
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筆記型電腦的應用非常廣泛,且市場規模持續快速成長。相應地,筆記型電腦電源適配器的市場也非常可觀。用戶往往要求高性能、小尺寸或低重量的筆記型電腦,同時價格適宜。對於電源適配器設計人員而言,就要選擇適合的控制器,用於開發高能效、整合豐富保護特性、尺寸小巧的適配器。

有利的是,安森美半導體推出了新的NCP1250/NCP1251固定頻率6接腳脈衝寬調變(PWM)返馳式(flyback)控制器,有效滿足設計人員的需求,使他們能夠開發高性能、高功率密度的電源轉換器,用於筆記型電腦/小筆電電源適配器,並可用於DVD或機上盒(STB)的低功率開放式電源等應用。

筆記型電腦電源適配器要求
從大多數使用者的使用情況來看,筆記型電腦有相當的時間內會處在輕載或待機條件下。與提高25%、50%、75%或100%負載條件下的能效相比,降低極低負載條件甚至是待機條件下的能耗及提升能效更具有挑戰性。這就要求電源控制器具備極佳的輕載或待機能耗性能。

此外,用於筆記本的AC-DC適配器也要求具備以下幾種保護特性:
 短路保護(SCP):必須能夠承受輸出持續短路而不會損壞。當故障消失時,適配器必須 能夠從保護模式下恢復,並重新提供額定功率。
 過壓保護(OVP):在迴路被破壞的情況下,如光耦合器損壞或TL431分壓網路受到影 響,適配器必須立即停止工作,並在用戶重新啟動適配器前保持在此狀態。
 過溫保護(OTP):如果適配器的溫度超過某個溫度值,適配器就存在損壞的風險。為了避免出現這種情況,就需要使用熱感測器來持續監測溫度,並在溫度超過設計人員設定的限制值的情況下,適配器就持續關閉。當使用者重新啟動電源且溫度下降時,適配器重置。
 過功率保護(OPP):對某些電源而言,重要的是在最壞條件下——如負載消耗的電流過大,最大輸出電流保持在受控狀態,而不會實際出現短路。

NCP1250/1關鍵特性及功能解析
NCP1250/1是採用極小的6接腳TSOP封裝的固定頻率PWM控制器。除了尺寸極小,還提供即便是其它更高端控制器可能都不具備的眾多優勢。在最簡單的應用(5個功能接腳)中,NCP1250/1非常適合設計緊湊、保護功能減至最少的離線電源。由於還有第6個多功能接腳可用,還能用於更高水準應用,驅動筆記型電腦或小筆電的AC-DC適配器。而像非耗散性過功率保護等獨特功能,使NCP1250/1成為高性能、高密度應用的極佳選擇。

NCP1250/1採用峰值電流模式控制工作,在轉換器提供額定功率時以固定頻率(65 kHz或100 kHz)開關。NCP1250/1具有頻率反走(frequency foldback)功能,當功率下降至額定值約20%時,頻率通常就呈線性下降至26 kHz,這時負載變得更輕。當頻率下降完成時,元件就進入跳週期模式。這個功能使電源適配器在完整負載範圍下都能提供高能效,滿足注重能效性能特別是輸出負載較低時能效性能的設計人員的需求。值得一提的是,NCP1250/1即使在頻率反走模式下工作時,仍然保持低頻率抖動,以幫助自然地弱化電磁干擾(EMI)訊號,即使是在轉換器並未提供滿額輸出功率時。

NCP1250/1提供幾乎所有必要的保護功能,有效滿足上述AC-DC適配器要求。NCP1250與NCP1251的唯一區別是NCP1251在Vcc接腳上提供整合OVP功能,而NCP1250並不在Vcc接腳上提供OVP功能。下面我們將具體討論NCP1250/1的各項保護功能及其應用。

1) 短路保護
NCP1250/1通過監測接腳4上的電流感測訊號來確保提供短路保護。如果監測到的最大峰值電流超過最大內部電流設定點(0.8 V/Rsense)時,內置的100 ms計時器就啟動。如果電流感測訊號下降到最大內部電流設定點以下,計時器就重定。如果計時器的100 ms計時週期完成,表示故障已存在超過100 ms,所有驅動脈波立即停止,控制器的電流消耗降至約1 mA。值得一提的是,NCP1250和NCP1251均包含A版本和B版本,其中A為自動恢復版本,即100 ms後自動恢復,而B為完全閂鎖版本。

2) 過功率保護
在應用過功率保護方面,傳統技術屬於耗散型OPP,因為在待機時OPP電路仍然工作,使適配器的輕載及待機能效性能受到影響。NCP1250/1使用獨特的非耗散型OPP方案,僅要求使用2顆電阻,對輕載能效性能沒有影響。

3) 過壓保護
電路中的光耦合器斷路或TL431分壓器網路遭受嚴重漂移影響(或其某個電阻丟失或出現錯誤值)時,輸出電壓就可能超出規定的限制值,這就是過壓條件。大多數情況下,過壓條件可能對下行負載有害,適配器這時必須完全關斷。NCP1250/1在OPP接腳上也整合了3 V參考比較器,此比較器可用於多種功能,如OVP。如果此OPP接腳電壓連續四次超過3 V,就使控制器IC閂鎖保護。

此外,如上所述,NCP1251不同於NCP1250的是在Vcc接腳上還提供整合OVP功能,一旦Vcc超過25.5 V就閂鎖,使控制器受到保護。

4) 過溫保護
在眾多設計中,必須保護適配器免受熱失控(如適配器殼體內溫度超過特定值)影響。我們可以通過跟齊納二極體(D10)串聯一個負溫度係數(NTC)電阻(R14)來應用簡單的OTP。當溫度升高時,NTC電阻開始下降,並升高接腳3的電壓。當接腳3的電壓電平達到3 V時,元件就簡單地閂鎖,並要求重置,然後重啟。

採用NCP1250設計65 W適配器示例
安森美半導體基於NCP1250控制器設計了19 V/65 W展示電路板。此設計中額定輸出電流為3.2 A,並提供過功率保護(3.8 A@100 Vac,4.1 A@265 Vac)、過溫保護及Vcc接腳上過壓保護。

除了此65 W展示板,安森美半導體還提供12 V/3.3 A輸出的40 W展示板,同樣提供過功率保護、過溫保護及VCC接腳上過壓保護功能。

能效測試結果
65 W展示電路板(含1.2 m長線纜)在25%、50%、75%及100%等常見負載條件下均呈現出較高的能效,如在230 Vrms條件下的平均能效高達88.67%。此外,此展示電路板在空載時的能效性能也極佳,僅消耗40 mW的功率。而由於頻率反走技術及跳週期模式的使用,輕載能效也極佳,如在230 Vrms條件下,輸出0.5 W、0.6 W及0.7 W功率時的輸入功率分別僅為0.74 W、0.86 W和0.98 W。

40 W展示電路板在115 Vrms和230 Vrms條件下測得的平均能效分別為87.8%和87.2%(針對的是負載施加在電路板連接器的情況),100 Vrms和230 Vrms條件空載輸入功率分別為33 mW和75 mW,同樣提供高能效和低能耗。

- 新聞稿有效日期,至2011/06/26為止


聯絡人 :Eric Tsai
聯絡電話:87734277
電子郵件:eric_tsai@accesspr.com.tw

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