120W电源适配器的研制

! "#$"% 级工作原理
,0/9 电源适配器采用反激变换器，其变压器 的损耗较大， 温升高， 体积也比较大:;<。本文采用两 路反激变换器交错并联方案后，每个变压器只传输 输入电流的有效值小， 可有效解决上 1/9 的功率， 述问题。采用电流断续工作模式，可消除输出整流 管反向恢复引 起的电压尖峰。 图 ; 示出交错 并联反激变换 器的主要波形， 输入电流与输 出电流均倍频， 纹波大大减小， 输出的滤波电 容可大大减小。
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,0/9 电源适配器的研制
根据 !""#$ 变换器电压输入输出关系 !" %&’(")*（ + ,可知， 占空比 # 越小， 因此 #） ")* 固定时， !" %&’ 越低， 开关管导通损耗越小。为了提高低 ")* 时的效率， 可 以 降 低 !" %&’， 为 此 针 对 %&’ 级 ")* 范 围 宽 （./ ! 的特点， 采用了变输出电压的控制方式。图 012$34） 03 示出 ")* 与 !" %&5 的关系。图 06 示 出 7""#$ 变换器 !" 跟随 ")* 线性变化 的控制电路图。 在 电压闭环中引入 输入电压有效值 作为前馈量， 采样 信号取反后与 !" %&5 的采样信号 及其控制电路图 取和，接到 %8 调 节器反向输入端。%8 调节器的输出接到乘法器的输 入端，与整流桥 !" %&5 的采样相乘后作为电流环给 当 ")* 变化时， 定， 控制 %&7 的幅值。 !" %&5 也随之变化。
’ 实验结果
为了验证本方案的可行性，在实验室研制了一 台 ,0/9 电源适配器的原理样机，所用的主要数据 直流输出电压 !"( 为： 交流输入电压 ")* (./ !012?； ,.?；直流输出电流 ("(1D;E； 7""#$ 变换器的控制芯 片采用 @F 公司的 G121,； 反激变换器的控制芯片采 用 FG>.>； 开关管型 7""#$ 变换器的电感 &7(;//!H； 号为 8A&%>2/； 二极管型号为 @FFHIG/1=； 反激变 换器的变压器初次级变比 ’(2D1， 初级励磁电感 &B( 开关管 ?J,C?J; 型号为 ,,K125;， 同步整流 ;>/!H； 管 ?J0， ?J> 型 号 为 &=%;1;0； 输 出 滤 波 电 容 )L ( 开关频率 *#(,//MHN。 0///!&； 图 23C6 为满载下， ")* 分别为 ./? 和 012? 时的 ")* 与 %)* 的波形。")*(./? 时，功率因数 !"/D...， ")*( 时， ， 说明 很高。 012? !"/D.2 !
! 引
言
随着笔记本电脑的功能越来越强大，功耗也越 来越大， 当前使用的笔记本电脑电源适配器已经满 足不了下一代笔记本电脑的要求，有必要研制符合 下一代笔记本电脑要求的电源适配器。 根据规定， &$%: 的电源适配器必须具有功率 因数校正;’()*+ <=./(+ >(++*./1(0， ’<>?功能@&A。本电 源适配器采用两级式方案， 前级功率因数校正采用 B((2/ 变换器，为了提高低输入电压时的变换效率， ’<> 级采用变输出电压的方法，其输出电压跟随输 入电压变化； 后级 C>DC> 变换器采用两路反激变换 器交错并联， 以减小其输入和输出电流纹波， 同时为 了进一步提高变换效率，采用了同步整流技术。本 文将详细讨论 &$%: 电源适配器的设计，并完成原 理样机。
恢复问题； " 初级开关管零电流开通； # 功率因数 高。图 &9 示出 B((2/ 变换器主要波形， 其工作原理 为： 在一个开关 周期内， !"B 为零 时，二极管 3CB 关断， 此时开通 开 关 管 3EB， !"B 由零开始线性 增加， 当它达到 整流桥输出母 线的电压采样 信号时，关断 3CB 开 通 ， 3EB， !"B 由 最 大 值 线 性下降到零。输 入电压的 &D$ 周 图 & 主功率电路图与 B((2/ 变换器 电感电流临界连续模式的 期由多个开关 主要波形图 周期组成。在每 个开关周期内， !"B 平均值跟踪整流桥输出电压波 形， 实现了 ’<> 的功能。 当输出功率相同时， 输入电压低， 相应的输入电 流有效值较大。低输入电压 时， B((2/ 变换器的主要 损耗是整流桥的导通损耗和开关管的导通损耗 @$A。
H&I 许化民 " 单级功率因数校正技术 HJI" 南京航空航天大学 H博士学位论文I， $%%&4 阮新波"高效率的 K((2/ 型功率因数校正预调节 H$I 李 冬， （&%） 器HLI"中国电机工程学报， $%%M， $? N&E5#&E:" H5I C*0O P K， Q10O P" G JR;-!/+;02S(+T*+ A-U9;.V B(0W*+/*+ 10 B+1/1.;- B(0>R./1(0 X(>*HGI4 10 ’+(.4Y’,XBHBI4 $%%?N &%:?#&%:"" H?I Q1* Q A， Z1R L B ’， ’((0 A 7 [，&’ ()4 G 7(W*- \1O] A+*! ^R*0.U BR++*0/!>+1W*0 _U0.]+(0(R2 ‘*./1S1*+ Gaa-1.;9-* /( X(2/ _)1/.]10O b(a(-(O1*2HLI4 Y,,, b+;024 (0 ’()*+ ,-*.! /+(01.2，$%%&， &<cEdN<!E#<?@" HEI Q1* Q A，B]R0O \ P，’(0O X \4 _/R>1*2 (S _*-S!>+1W*0 _U0.]+(0(R2 ‘*./1S1.;/1(0 10 Z() 3(-/;O* ’()*+ B(0W*+! 21(0HGI4 Y0 ’+(.4 Y,,, ’,J_$""HBI4&"""N$&$%$&:"
图 2 ")* 与 %)* 波形 （满载）
图 ; 反激变换器交错并联 变换器主要波形
& 同步整流技术
为了进一步提高电源适配器的效率， =5+=5 级 的反激变换器采用具有能量恢复的电流型同步整流
2< 技术:>， 。图 > 示出具有能量恢复的电流型自驱动同
图 13C6 为满载下， ")* 分别为 ./? 和 012? 时， 交 错 并 联 反 激 变 换 器 的 初 级 开 关 管 ?J,， ?J; 的 漏#源 电 压 "O#?J,， "O#?J; 和 漏 #源 电 流 %O#?J,， %O#?J; 的 波 形。由图可见： 两路反激变换器实现交错 ,I/$并以 断续模式工作， 减小了纹波。 %)* 倍频，
时， ! 已达到 @:F。
图 " 整机变换效率
! 结
论
针对 &$%C 笔记本电脑电源适配器，提出了新 的两级式变换器方案， 其具有功率因数高、 效率高、
图 : !>23=&， （满载） !>23=$ 和 ">23=$， ">23=? 波形
输出纹波小的优点。 实验结果证明， 该方案完全符合 &$%C 电源适配器的要求。 参考文献
,0;
第 !" 卷第 # 期 $%%# 年 &% 月
电力电子技术 ’()*+ ,-*./+(01.2
3(-45"6 7(4# 8./(9*+6 $%%#
图 :;， 9 分别是满载， !10 分 别 为 "%3 和 $<#3 时，开关管 3=&，整流管 3=$ 的漏!源极电压 !>23=&， !>23=$ 和 两 个 同 步 整 流 管 3=$63=? 的 漏!源 极 电 流 同步整流管为零电流 ">23=$， ">23=? 的波形。由图可见， 关断， 不存在反向恢复问题； 两路交错向负载提供能 量， 纹波减小。 #( 倍频，
步整流的原理图和主要波形。当同步整流管 ?@A 有 电流流过时， 电流从绕组 ’, 的同名端流进， 从绕组 使 ’; 的同名端流 出 ， ?=, 导 通 ， "’; (!"， "’0 (’0!" +’;， 当流过 ?@A 的电流为零时， 电流互感器磁 ?@A 开通；
图 1 "O#?J,C"O#?J;C和 %O#?Jห้องสมุดไป่ตู้C%O#?J; 波形 （满载）
" #$% 级工作原理
图 &= 示出新型两级式变换器的主功率电路图。 B((2/ 变换器采用电感电流 !"B 临界连续模式的控制 方式， 其优点有： 不存在反向 ! 二极管零电流关断，
!!!!!!定稿日期： $%%‘K%5K&F 作者简介： 彭 政 （&"abK） ， 男， 河南人， 硕士研究生， 功率 电子变换技术。
图 0 %&5 级 ")* 与 !" %&5 的关系