安森美半导体的高频准谐振反激式参考设计实现超高功率密度紧凑适配器

SR两种方案。由于SR MOS导通压降远低于二极管导通压降Vd，所以可比传统的二极管整流实现更高能效。

和初级MOSFET一样，SR损耗分为开关损耗(低压时可忽略不计)、驱动损耗(取决于Qg、开关频率及Vcc)和导通损耗。其中导通损耗包括MOSFET导通时的内阻损耗和体二极管在MOSFET导通前的导通损耗，体二极管导通损耗和MOSFET导通延时密切相关。安森美半导体的NCP4305/80系列同步整流控制IC具有极短导通延时，可调至30 ns，同时具有强大的驱动能力，能快速通断SR MOSFET。如在45 W参考设计中，SR MOSFET选用NVMFS6B03NL，内阻仅4 m?，Qg 70.7nC，若选用GaN SR MOSFET将可获得额外约0.3%的满载能效提升。

综上所述，损耗源及影响损耗的因素可归纳为：

表2. 损耗源及影响损耗的因素

45 W高功率密度适配器参考设计

该参考设计采用安森美半导体的NCP1340高频准谐振反激+NCP43080 SR架构, 在能效和待机功耗方面彰显出色性能，提供19 V/2.4 A额定输出，90-264 V宽输入电压，体积仅50 mm x 33 mm x 22 mm，所需外围元件数少，满载能效超过92%，待机功耗低于30 mW，完全符合CoC V5 Tier 2能效要求。

图4. 45 W参考设计能效 vs. 负载曲线

其中NCP1340/1采用SO-8封装，高压启动，集成X2放电和欠压检测，运行达6个谷底锁定开关，可有效地解决因谷底数不稳定所产生的音频噪声问题，并通过最小频率钳位和Quiet-Skip运行消除噪声。人类能听到的频率范围是20Hz至20kHz，早期的跳周期控制IC将最低开关频率设置在25 kHz，但间隙工作频率通常会在2 kHz至4 kHz范围，所以一旦其进入跳周期模式，噪声还是很大的。Quiet-Skip将最大的间隙工作频率设置为800 Hz，虽然800 Hz仍在可听见的范围内，但其往往会与背景噪声很好的融合，所以不容易被察觉。NCP1340/1采用跳周期模式，电流消耗低，因而可实现低于30 mW的低待机功耗，具有频率抖动特性，可提升EMI性能，实测抖频功能可降低AV曲线低频段的峰值约5 dB。此外，NCP1341比NCP1340多了功率倍增模式，可提高瞬态带载能力，同时保持最小尺寸的变压器，实现1.5倍或2倍的额定功率输出，非常适合打印机、驱动电源等需要损失功率倍增的应用场合。

总结

设计高功率密度的适配器电源不但要满足更轻更薄的发展趋势以提升用户体验，还要符合日趋严格的能效要求，这对设计人员来说充满挑战。高频准谐振反激是适用于低于65 W的高功率密度电源适配器的拓扑结构之一。安森美半导体的45 W高功率密度参考设计采用准谐振反激NCP1340/1 + 同步整流NCP4305/80的架构，可轻松设计出小巧、低成本的高能效高功率密度适配器，满载能效超过92%，待机功耗低于30 mW，远远超越能效规范。