应用设计步骤及要点

　　1) 电源段设计

　　要在设计中应用NCP1237/38/87/88系列控制器，首先要设计电源段。由于功率小于75 W，这个功率等级常见采用反激转换器。相应地，需要计算出这反激转换器相关元件参数，选择好恰当的元器件。例如，根据输出电压和输出电流可以计算出输出功率，再根据EPA相关标准来预估能效，结合输出功率和能效来预估输入功率，随后可以计算出平均输入电流，并计算出大电容值。有关电源段设计中电容、变压器、电感和MOSFET等参数的详细计算过程，参见参考资料(1)或(2)。

　　值得一提的是，在电源的次级端，可以考虑采用同步整流技术来显著提升能效。在这方面，可以采用安森美半导体的NCP4302同步整流控制器。诸如适配器、充电器和机顶盒等空间敏感型反激应用中使用NCP4302这样的同步整流控制器，能够显著提升能效，而额外成本极低。NCP4302已经上市，新的NCP4303同步整流控制器也将于2010年上市。

　　2) 设定过载补偿

　　过载补偿(OPP)会影响初级峰值电流。我们可以根据相关公式计算出初级峰值电流，然后计算出过载补偿电阻值(ROPP)。安森美半导体已经创建过载补偿电子设计表格，方便用户恰当地选择ROPP及其对峰值电流(Ipeak)、瞬态电流(ITRAN)、输出功率(Pout)及瞬态功率(PTRAN)的影响。

　3) 降低空载输入能耗

　　在降低空载(待机)输入能耗方面，除了采用前述内置启动高压电流源的无启动电阻设计和NCP1237/38/87/88这样的带有频率反走及跳周期模式的控制器，还可以采取其它众多途径或诀窍，如降低变压器泄漏电感、不允许动态自供电工作、减小VCC钳位电阻值、降低开关损耗、优化钳位电路、藉反馈电阻分压器减小涡流、为所有负载电流设定稳定的工作、降低TL431偏置电路损耗、降低次级整流器及其缓冲器的损耗和不使用输出电压显示LED等。

　　4) 磁学设计

　　磁性元件磁通密度应该以峰值电流来设计，并提供一些裕量(5%)，从而防止饱和。另外，需要结合具体设计要求看是否需要100%的输出电流，若不是，就减小磁芯尺寸。例如，假定最大输出电流是3.5 A，但只在瞬态条件下需要这大电流，其长期的均方根(RMS)值仅1.75 A，负载系数仅为0.5(而非1)。设计人员减小磁芯尺寸后，就可以减小磁芯及铜损耗。变压器磁芯尺寸、绕组设计及气隙长度等计算同样参见参考资料(1)或(2)。

　　5) 改善电磁干扰

　　在适配器设计中，交流线路滤波、二极管缓冲器、直流输出滤波器、驱动器钳位、钳位环路和电源开关环路等可能会出现电磁干扰(EMI)，故改善EMI同样是设计工程师面临的重要任务。相应地可以采取一些设计技巧或方法，如所有带射频电流的开关环路的面积均应较小，以两个扼流圈来分隔输入交流滤波器从而减小寄生电容耦合影响，以及关闭通过变压器注入射频电流的电路环路等。就二极管缓冲器而言，缓冲器电阻应当接近振铃电路的特征阻抗，且缓冲器的RC(电阻电容)时间常数应当相对于开关周期较小，但与电压上升时间相比应当较长。还可从电路板布线方面着手，，进一步改善EMI。

　　典型65 W笔记本适配器演示板能效测试结果

　　安森美半导体基于NCP1237控制器构建了一款典型65 W笔记本适配器(输出电压为19 V)的演示板，并针对EPS 2.0版规范优化。相关能效测试结果见表2。

表2：基于NCP1237的65 W笔记本适配器工作能效及待机能耗测试结果。

　　需要指出的是，这能效测试结果是在长度为1.05米、铜截面积为0.75平方毫米的直流线缆上所测得的，更接近于真实世界中的能效测试结果。这演示板在115 Vac时的平均能效高达87.32，230 Vac时平均能效也达87.21%，均符合EPA 2.0工作模式的能效要求。从表2右侧可以看出，这演示板在极轻载时也具有很高能效，且在空载(待机)模式下的能耗远优EPA 2.0不高于0.5 W的规范要求。

　　总结

　　“能源之星”2.0版外部电源规范对笔记本、LCD显示器、打印机和机顶盒等应用的工作能效和待机能耗提出了更高的要求。安森美半导体新的NCP1237/38/87/88系列控制器带轻载时频率反走和跳周期等重要功能，设计工程师能够采用以基于这系列控制器的经典反激转换器来满足“能源之星”能效规范要求。基于NCP1237的65 W适配器演示板能效测试结果显示，平均能效高于87%，并有可能提供低于300 mW的空载(待机)能耗，且在整个电源设计中尽力减少功率浪费的条件下，能够实现低于100 mW的空载能耗，满足并超越“能源之星”的要求。