筆記本AC電源介面卡設計要求解決方案

2022-09-26 20:51:07 字數 2688 閱讀 6492

膝上型電腦的應用非常廣泛,且市場規模持續快速增長。相應地,膝上型電腦電源介面卡的市場也非常可觀。使用者往往要求高效能、小尺寸或低重量的筆記本,同時**適宜。

對於電源介面卡設計人員而言,就要選擇適合的控制器,用於開發高能效、整合豐富保護特性、尺寸小巧的介面卡。

有利的是,安森美半導體推出了新的ncp1250/ncp1251固定頻率6引腳脈寬調變(pwm)反激控制器,極佳地滿足設計人員的需求,使他們能夠開發高效能、高功率密度的電源轉換器,用於筆記本/上網本電源介面卡,並可用於***或機頂盒(stb)的低功率開放式電源等應用。

膝上型電腦電源介面卡要求

從大多數使用者的使用情況來看,膝上型電腦有相當的時間內會處在輕載或待機條件下。與提高25%、50%、75%或100%負載條件下的能效相比,降低極低負載條件甚至是待機條件下的能耗及提公升能效更具挑戰性。這就要求電源控制器具備極佳的輕載或待機能耗效能。

此外,用於筆記本的ac-dc介面卡也要求具備以下幾種保護特性: ·;短路保護(scp):必須能夠承受輸出持續短路而不會損壞。

當故障消失時,介面卡必須能夠從保護模式下恢復,並重新提供額定功率。 ·;過壓保護(ovp):在環路被破壞的情況下,如光耦合器損壞或tl431分壓網路受到影響,介面卡必須立即停止工作,並在使用者重新啟動介面卡前保持在此狀態。

·;過溫保護(otp):如果介面卡的溫度超過某個溫度值,介面卡就存在損壞的風險。為了避免出現這種情況,就需要使用熱感測器來持續監測溫度,並在溫度超過設計人員設定的限制值的情況下,介面卡就持續關閉。

當使用者重新啟動電源且溫度下降時,介面卡復位。 ·;過功率保護(opp):對某些電源而言,重要的是在最壞條件下——如負載消耗的電流過大,最大輸出電流保持在受控狀態,而不會實際出現短路。

ncp1250/1關鍵特性及功能解析

ncp1250/1是採用極小的6引腳tsop封裝的固定頻率pwm控制器。除了尺寸極小,還提供即便是其它更高階控制器可能都不具備的眾多優勢。在最簡單的應用(5個功能引腳)中,ncp1250/1非常合適於設計緊湊、保護功能減至最少的離線電源。

由於還有第6個多功能引腳可用(見圖1),還能用於更高水準應用,驅動筆記本或上網本的ac-dc介面卡。而諸如非耗散性過功率保護等獨特功能,使ncp1250/1成為高效能、高密度應用的極佳選擇。

圖1:ncp1250典型應用示例。

ncp1250/1採用峰值電流模式控制工作,在轉換器提供額定功率時以固定頻率(65 khz或100 khz)開關。ncp1250/1具有頻率反走

功能,當功率下降至額定值的約20%時,頻率通常就呈線性下降至26 khz,這時負載變得更輕。當頻率下降完成時,器件就進入跳週期模式。這個功能使電源介面卡在完整負載範圍下都能提供高能效,滿足注重能效效能特別是輸出負載較低時能效效能的設計人員的需求。

值得一提的是,ncp1250/1即使在頻率反走模式下工作時,仍然保持低頻率抖動,從而幫助自然地弱化電磁干擾(emi)訊號,即使是在轉換器並未提供滿額輸出功率時。

ncp1250/1提供幾乎所有必要的保護功能,極佳地滿足上述ac-dc介面卡要求。ncp1250與ncp1251的唯一區別是ncp1251在vcc引腳上提供整合ovp功能,而ncp1250並不在vcc引腳上提供ovp功能。下面我們將具體討論ncp1250/1的各項保護功能及其應用。

1) 短路保護

ncp1250/1通過監測引腳4上的電流感測訊號來確保提供短路保護。如果監測到的最大峰值電流超過最大內部電流設定點(0.8 v/rsense)時,內建的100 ms定時器就啟動。

如果電流感測訊號下降到最大內部電流設定點以下,定時器就復位。如果定時器的100 ms計時週期完成,表示故障已存在超過100 ms,所有驅動脈衝立即停止,控制器的電流消耗降至約1 ma。值得一提的是,ncp1250和ncp1251均包含a版本和b版本,其中a為自動恢復版本,即100 ms後自動恢復,而b為完全閂鎖版本。

2) 過功率保護在應用過功率保護方面,傳統技術屬於耗散型opp,因為在待機時opp電路仍然工作,使介面卡的輕載及待機能效效能受到影響。ncp1250/1使用獨特的非耗散型opp方案,僅要求使用2顆電阻,對輕載能效效能沒有影響。

圖2:ncp1250/1應用非耗散型opp,對輕載效能沒有影響。

3) 過壓保護

,電路中的光耦合器斷路或tl431分壓器網路遭受嚴重漂移影響(或其某個電阻丟失或出現錯誤值)時,輸出電壓就可能超出規定的限制值,這就是過壓條件。大多數情況下,過壓條件可能對下行負載有害,介面卡這時必須完全關斷。ncp1250/1在opp引腳上也整合了3 v參考比較器,這比較器可用於多種功能,如ovp。

如果這opp引腳電壓連續四次超過3 v,就使控制器ic閂鎖保護。

此外,如上所述,ncp1251不同於ncp1250的是在vcc引腳上還提供整合ovp功能,一旦vcc超過25.5 v就閂鎖,使控制器受到保護。

4) 過溫保護在眾多設計中,必須保護介面卡免受熱失控(如介面卡殼體內溫度超過特定值)影響。我們可以通過跟齊納二極體(d10)串聯乙個負溫度係數(ntc)電阻(r14)來應用簡單的otp()。當溫度公升高時,ntc電阻開始下降,並公升高引腳3的電壓。

當引腳3的電壓電平達到3 v時,器件就簡單地閂鎖,並要求復位,然後重啟。

圖3:利用opp網路簡單地應用otp。

採用nc

ncp1250設計65 w介面卡示例安森美半導體基於ncp1250控制器設計了19 v/65 w演示電路板。此設計中額定輸出電流為3.2 a,並提供過功率保護(3.

8 a@100 vac,4.1 a@265 vac)、過溫保護及vcc引腳上過壓保護,參見圖4 (a)及(b)。

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