这次打算做个超小体积的笔记本电脑适配器,规格如下
1. 输入范围:90~265VAC/47~63Hz
2. 输出电压:19VDC/3.42A
3. 满载目标效率:>94%(输入220V)
>92%(输入110V)
4. PCB体积:<=100*25*25mm
看看这个体积
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两个光耦自动生成标号的时候,part对应错了。。。
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和同规格常用适配器对比
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整体方案:QR反激+SR
1. PWM控制IC:NCP1339HDR2GSR
2. 控制IC: NCP4305D(感谢ON-Semi伍工提供的样片)
3. 功率GaN管:TPH3002LD
4. 变压器:PQ2020
5. SR功率管:待定
要做小体积,开关频率需要提上去是必然的,那么效率就成问题。QR的方案,高低压输入下,满载开关频率接近低压输入下的3倍。在之前的一些尝试中我试过,90V输入下频率做到三十多KHz,220V输入下频率控制在100KHz附近,这样用Cool-Mos+PQ2620的变压器,220V输入下的满载效率做到94%没有问题。然而,体积缩小到要用PQ2020的变压器,频率要再提高接近一倍,硅MOS的效率就不行了,这次用到了GaN管。
GaN属于宽禁带半导体,电子迁移率远比硅快。由于GaN是常开的,这次用GaN功率管实际是一个低压MOS和一个GaN串联的结构,实测过,相同Rdson的GaN管和Cool-Mos, 在相同驱动电路下,前者的驱动上升时间仅20nS左右,看不到明显的米勒平台,而后者的驱动上升时间超过100ns。
功率管有了,控制IC也是非常难找。一般的QR,出于EMI考虑,通常会将频率限制在150K以下,在这里,我需要将频率跑上去,不能用。有人问,为什么一定要QR?很简单,为了次级同步整流方便,CCM的SR做起来会比较麻烦。所以,我需要的IC必须还有这些特点:
1. 最高工作频率最少允许到200KHz
2. 低待机功耗(<100mW),也就意味着必须内置HV启动
3. 尽可能低一点的CS过流点(为低压输入下争取一点效率)
4. CS过流点随输入电压升高而降低,即需要在高低压下有一致性较好的限功率点
最后翻遍TI、ST、Fairchild、On-Semi、MPS......最后找到了这颗满足了我所有需求的IC,NCP1339H。唯一的遗憾是,Pin脚有点多,外围稍显复杂。
原理图挂上来
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PCB
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