由通用交流適配器供電的消費品和PC外設的數(shù)量正在迅速增長。該適配器是指能插入頻率在47到63Hz間，提供電壓有效值在90V至264V范圍內(nèi)的交流電插座上的適配器。這些AC適配器體積小巧且提供連續(xù)的超過50W的輸出功率，從而使許多設備不再需要內(nèi)置電源。在打印機等應用中，對峰值功率有較高的要求，它們在短時間的突發(fā)工作以外，要有相當長的一段時間都處于待機模式。這意味著這些應用中的AC適配器從滿載到空載必須保持很高的轉(zhuǎn)換效率，以維護其“綠色”標準。本文描述了一個打印機AC適配器的設計方案，它基于飛利浦TEA1532GreenChipTMII開關(guān)模式電源(SMPS)控制器，提供60W持續(xù)輸出功率和90W峰值輸出功率。

這類電源標準規(guī)范要求輸出電壓為：20V4%，其紋波和噪聲要分別低于350mV和200mV。所謂的“綠色”標準有三點要求：1)在滿負載(輸出功率為60W時工作效率應該高于80%;2)在待機模式下(輸出功率為500mW時)，其輸入功率要低于1.25W;3)在空載情況下(打印機與適配器斷開，但仍與AC線連接)輸入功率要低于700mW。

電源拓撲架構(gòu)

TEA1532是一種變頻開關(guān)電源控制器，用于直接由整流AC線供電的準諧振反激式轉(zhuǎn)換器。雖然TEA1532可以工作在連續(xù)模式和非連續(xù)模式兩種模式，但這款AC適配器選用了準諧振模式(非連續(xù)模式的邊界上)，因為這種模式的電路拓撲架構(gòu)容易理解且容易實現(xiàn)穩(wěn)定。

TEA1532采用SO8或DIP8封裝，在準諧振模式下具有真正的谷底轉(zhuǎn)換，以確保改善EMI性能。除具備標準的GreenChipTMII功能外，它還有多功能保護引腳、欠壓保護和用以防止連續(xù)模式中出現(xiàn)次諧波振蕩的斜率補償功能。這些功能使設計更為簡便，所需要的外部元器件數(shù)大大減少，保護功能也極大提高。

TEA1532有一項特殊的功能就是谷底鎖定特性，在大多數(shù)操作環(huán)境下，它能鎖定功率晶體管導通在準諧振波形中的特定谷底(谷底1、2、3等)。這不僅降低了開關(guān)損耗，也阻止了由于變壓器電流調(diào)制在變壓器中產(chǎn)生的可聞噪音，尤其當采用低質(zhì)量膠合芯的低成本變壓器時更是如此。

如圖1所示，利用不同的谷底開通功率MOSFET，可以在各種工作頻率下提供給定的功率。OCP線代表了過電流保護界限，在線的右邊不可能工作。如果負載增加較慢，電路將繼續(xù)在同一谷底中轉(zhuǎn)換，直至到達過電流保護界限點。然后，TEA1532將重新設定谷底計數(shù)器并探尋新的工作模式，采用序號較低的一條谷底及相應的新的開關(guān)頻率和峰值電流。在此過程中，輸出電壓并不發(fā)生改變。

圖1針對所給功率，TEA1532能根據(jù)所選擇的谷底序號，在一個以上的開關(guān)頻率上工作。當對給定谷底的工作點達到最小開關(guān)頻率或過電流保護(OCP)線，控制器自動轉(zhuǎn)換到下一條最低序號的谷底。

在非連續(xù)模式中，變壓器初級側(cè)線圈的電流通常在新的循環(huán)開始前要回歸零。TEA1532通過能提供Vcc供電的輔助線圈感知變壓器磁化。只有在變壓器磁芯完全去磁和感知到適當?shù)墓鹊字岛蟛砰_始新的循環(huán)。

TEA1532采用電流模式控制。電流模式控制本身具有良好的交流紋波抑制特性。TEA1532的控制環(huán)路通過比較變壓器初級側(cè)線圈上的電流與其“CTRL”引腳上的誤差電壓(該誤差電壓是通過光隔離器耦合過來的)以產(chǎn)生所需的初級側(cè)線圈“導通”時間。

在低負載的情況下，控制器進入減頻模式，此時初級側(cè)線圈“導通”時間設置到最小值，輸出功率由變化的開關(guān)頻率控制，降低工作頻率使開關(guān)損耗減到最低。針對更低的輸出功率(例如：在待機和空載條件下)，TEA1532進入跳周期模式。只要輸出電壓仍處于較高狀態(tài)，功率開關(guān)晶體管就保持在截止狀態(tài)。這個功能使“空載”功率耗散控制在700mW以下，且無需額外的電路。在連續(xù)模式下，可實現(xiàn)空載功率耗散在300mW以下。

元器件選擇

這款設計中重要的元器件選擇包括：輸入解耦電容、變壓器(芯尺寸、匝數(shù)比和初級側(cè)線圈電感)、MOSFET功率開關(guān)、輸出二極管和電容器。