一种高效率的拓扑结构的适配器的工作原理和实验结果
随着技术的发展，电脑cpu的工作频率越来越高，其信息处理能力及各方面功能越来越强，这样就要求为之供电的适配器功率相应较大。目前dell等公司已为其生产销售的移动pc、笔记本电脑，向电源生产商提出了150w甚至200w适配器的供货要求。对于如此大功率适配器，从安全角度考虑，要求适配器的密封性能要好；为便于携带，同时又希望适配器的体积小。但这些要求却不利于适配器的散热（由于损耗所产生的热量），为此必须采用高效率、低损耗的解决方法。
针对下一代大功率笔记本电脑适配器，本文提出了一种高效率的拓扑结构，并分析研究了其电路工作原理，最后给出了电路参数的选取方法和实验结果。
2 工作原理 笔记本电脑适配器是一种高质量直流输出电源，一般要求它具有宽的交流输入电压范围:90v~264v，并且能够适应输入电压频率的波动：47hz~63hz。对于输入功率大于75瓦的适配器，还要求其输入电流谐波满足iec-1000-3-2 class d标准，为此适配器须有功率因数校正（pfc）功能。
本文介绍的大功率150瓦笔记本电脑适配器，其输出电压：直流12v；电压调整率：£ ±5%；额定输出电流：12.5a。为满足高功率密度及低成本等要求，经综合考虑，该适配器采用两级电路架构，如图1所示。前级pfc是升压boost变换器结构，采用电流临界断续模式（dcmb ）控制；后级直流变换dc/dc部分采用双管正激变换器并对二次侧实行同步整流。
图1 前级pfc是升压boost变换器结构
2.1 功率因数校正（pfc）电路 由图1可知，交流输入电压vi经整流桥cr1、输入滤波器l1、c1后，通过电感l2、开关s1、二极管d1组成的boost 电路变换为直流母线输出电压vb。
图2 pfc电流临界断续模式控制原理时序
pfc工作原理时序[1]，如图2所示。pfc输出电压vb的反馈信号与pfc控制芯片（如st公司l6561）内部基准信号比较后，产生一电压误差信号；在误差放大器的带宽足够低时（如20hz以下），该电压误差信号就是一个直流量；此信号和输入整流电压相乘后，得到pfc电感峰值电流基准信号（见图2）。开关s1开通后，pfc电感电流il2线形上升，达到峰值电流基准时，s1关断；随后il2通过二极管d1续流，同时向电容c2充电，在电压vb的压迫下，il2线形下降；当pfc控制芯片检测到电感电流il2为零时，开关s1将再次开通，开始下一个开关周期。电感电流il2经输入滤波器l1、c1滤波，得到连续光滑的正弦输入电流，即图2中所示的平均电流，其值为pfc电感峰值电流基准的一半。
由于开关s1是在电流il2为零时开通的，故开关s1是零电流开通（zcs）,因此pfc的开关损耗大为减少；另外由于s1开通时，二极管d1的电流已经为零，所以d1的反向恢复问题也得到解决，由反向恢复引起的损耗将不存在， d1用普通的二极管即可。因控制简单，pfc可采用低成本的控制芯片。
由上分析可知，电流临界断续模式控制的 pfc不仅变换效率高，而且还具有控制简单、成本低等优点。
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针对下一代大功率笔记本电脑适配器，本文提出了一种高效率的拓扑结构，并分析研究了其电路工作原理，最后给出了电路参数的选取方法和实验结果。
2 工作原理 笔记本电脑适配器是一种高质量直流输出电源，一般要求它具有宽的交流输入电压范围:90v~264v，并且能够适应输入电压频率的波动：47hz~63hz。对于输入功率大于75瓦的适配器，还要求其输入电流谐波满足iec-1000-3-2 class d标准，为此适配器须有功率因数校正（pfc）功能。
本文介绍的大功率150瓦笔记本电脑适配器，其输出电压：直流12v；电压调整率：£ ±5%；额定输出电流：12.5a。为满足高功率密度及低成本等要求，经综合考虑，该适配器采用两级电路架构，如图1所示。前级pfc是升压boost变换器结构，采用电流临界断续模式（dcmb ）控制；后级直流变换dc/dc部分采用双管正激变换器并对二次侧实行同步整流。
图1 前级pfc是升压boost变换器结构
2.1 功率因数校正（pfc）电路 由图1可知，交流输入电压vi经整流桥cr1、输入滤波器l1、c1后，通过电感l2、开关s1、二极管d1组成的boost 电路变换为直流母线输出电压vb。
图2 pfc电流临界断续模式控制原理时序
pfc工作原理时序[1]，如图2所示。pfc输出电压vb的反馈信号与pfc控制芯片（如st公司l6561）内部基准信号比较后，产生一电压误差信号；在误差放大器的带宽足够低时（如20hz以下），该电压误差信号就是一个直流量；此信号和输入整流电压相乘后，得到pfc电感峰值电流基准信号（见图2）。开关s1开通后，pfc电感电流il2线形上升，达到峰值电流基准时，s1关断；随后il2通过二极管d1续流，同时向电容c2充电，在电压vb的压迫下，il2线形下降；当pfc控制芯片检测到电感电流il2为零时，开关s1将再次开通，开始下一个开关周期。电感电流il2经输入滤波器l1、c1滤波，得到连续光滑的正弦输入电流，即图2中所示的平均电流，其值为pfc电感峰值电流基准的一半。
由于开关s1是在电流il2为零时开通的，故开关s1是零电流开通（zcs）,因此pfc的开关损耗大为减少；另外由于s1开通时，二极管d1的电流已经为零，所以d1的反向恢复问题也得到解决，由反向恢复引起的损耗将不存在， d1用普通的二极管即可。因控制简单，pfc可采用低成本的控制芯片。
由上分析可知，电流临界断续模式控制的 pfc不仅变换效率高，而且还具有控制简单、成本低等优点。
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