首个高功率132kHz CCM模式PSR电源方案解析

2012年12月1日,中国将强制执行新的电器安全标准GB4943.1-2011,该标准要求在海拔2000米以上使用的设备，其电源的初级侧和次级侧电气间隙要加大(乘以倍增系数1.48),规定必须在不符合严格的爬电距离和电气间隙要求的电源上加贴警告标签。这对于PSR(初级侧稳压)器件来说是一个好消息,因为PSR设计不用光耦器和反馈电路。

新安规的挑战

不久前，Power Integrations(PI)推出了高功率LinkSwitch-HP IC系列，其空载功耗30mW，在敞开式设计中输出功率最高可达90W，而在密闭适配器中输出功率最高也可达55W(散热瓶颈)。PI市场部资深经理李子俊表示，新的安规标准使得电源设计中变压器、外电容和光耦部分面临挑战，特别是光耦，按新规要选择较大的封装器件，增加了成本。此次推出的LinkSwitch-HP系列是目前市场上首个132kHz CCM(连续导通模式)PSR方案，CCM模式可以降低输出纹波，这样可以在外围选用较小的输出电容和稳压二极管，从而减低成本。“LinkSwitch-HP提高了整个负载范围内的效率，并减小变压器和输出滤波器的尺寸，”李子俊说，“该系列采用了革新性的多模式控制引擎，实现了小于30mW的空载输入功率，与次级侧稳压(SSR)方案相比，性能相近但BOM成本更低。”

关键特性

大约十年前，PI推出了LinkSwitch产品系列，采用创新的控制算法并利用主功率变压器和输出二极管的特性来确定从初级侧传输到隔离次级侧的功率量。这种PSR方法不用昂贵的光耦器，也不用设计复杂的相关反馈电路，大大减少了元件数，节省空间和成本，并增强了可靠性。现在，诸如手机充电器等许多低功率应用中基本采用了PSR方案。但截止目前，PSR一直无法满足高功率产品所要求的恒压精度，因此在18W以上功率产品中没有PSR的产品。LinkSwitch-HP采用独特的多模式控制架构，其功率范围在9W~90W，这直接将PSR方案的应用从手机领域延伸到平板电脑、LCD显示器、LCD电视机、机顶盒、家用电器和嵌入式电源等应用领域。

与SSR方案相比，PSR方案在系统级成本节省上更具优势。

LinkSwitch-HP器件可根据占主导的线电压和负载条件自动选择控制模式，从而达到优化转换效率和快速响应瞬态负载要求的目的，同时可降低输出纹波和音频噪声。CCM模式工作能够减小RMS电流，进而提高效率和降低热耗散，该器件所采用的132kHz满载工作频率还允许使用更小的磁芯和LC后置滤波器元件。在230 VAC下，LinkSwitch-HP IC能够实现小于30mW的空载功耗，并且在0.1W输入功率下的效率达到50%以上，使之能够满足所有全球性的能效法规，如ErP(EuP)、ENERGY STAR EPS V2.0和EC生态设计指令的外部电源Tier 2等要求。

功能配置

LinkSwitch-HP IC具有全面的保护功能，包括可选的限流点、可编程的关断延迟时间延长以及电压缓升、电压跌落、过压、过流和过热保护。

LinkSwitch-HP系列包括5种不同功率大小和MOSFET尺寸的IC，提供2种封装选择。PI可根据客户的要求提供两种支持性评估演示板：RDK-321(适用于LCD显示器的17W双路输出反激式转换器)和RDK-313(30W、12V单路输出通用适配器)，李子俊表示，新器件现在已有工程样品提供，2012年8月底开始实现量产。