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用于适配器、LCD电源和台式计算机电源的奇妙绿色芯片

The Wonder of Green Chip for Adapters, LCD Power Supply and Desktop PC Power Supply

NXP公司



NXP位于荷兰内梅亨,其集成功率芯片主要面向笔记本电脑、台式机、移动电话、液晶显示器、液晶电视以及DVD刻录机等应用领域。NXP产 品线覆盖范围广阔,采用的工艺包括独有的800V BCD工艺、650V EZ-HV工艺及120V SOI工艺等,可根据客户 需求提供低成本、高可靠性的解决方案。


绿色芯片II TEA1530AT/TEA1532

TEA1530AT/TEA1532面向功率范围在25W到90W间的电源适配器及开放式电源。TEA1532系列在单一IC上集成HV与LV芯片,HV用于高压驱动,LV用于小信号驱动的分立器件。TEA1532主要面向笔记本电源适配器、机顶盒、液晶显示器、打印机等需要高效、高性价比解决方案的应用场合。其主要功能包括 :可工作在DCM/QR或CCM模式下;低负荷或无负荷时会进入跳周 模式以降低频率及待机功耗;在QR模式下工作时,可通过低电压/零电压开关提高效率;TEA1532T/AT开关频率最高可达65kHz,TEA1532BT/CT开关频率最高可达125kHz;多功能保护引脚,提供过载保护、输出短路保护、OVP及开放回路保护等功能。

图1 高压工艺剖面图(略)

TEA1530A是TEA1532的改进版,它只适用于CCM模式,专用于固定工作频率的反激控制。其功能和保护措施与TEA1532系列类似。

图2 CCM模式的配置方法 (略)

图3 QR模式的配置方法 (略)


具有PFC功能的绿色芯片III TEA1750

为提供完备的笔记本电源适配器解决方案,NXP新近推出绿色芯片III TEA1750,它集成PFC功能,在没有负荷时待机功耗低于0.3W,令90W电源适配器的效率达89%以上。为了削减电磁干扰、降低噪声,该芯片的HV和LV引脚分别位于芯片两侧,这样的分配也有利于布局。TEA1750的主要特性包括:高达40V的电源电压;快速闭锁复位功能;欠压检测功能;集成10位计数器,大大降低芯片对雷电或静电的敏感度;PWM/PFC的最高工作频率可达125kHz;及在低负荷或无负荷时,PFC电路将自动进入突发工作模式 等。
PFC采用固定增压模式,PFC和PWM各需四个条件(如图4所示)才能启动,可根据需要先关闭PWM,对PFC进行调试。

图4 PFC和PWM启动所需的四个条件(略)


用于同步整流控制器的TEA1761/2

TEA1761/2可以与QR模式下的PWM芯片协同工作,其主要特性包括:8.5V到38V的电源电压范围,几乎涵盖笔记本电源适配器应用的所有输出电压;集成容差低于1%的参考电压,可为输出电压稳压提供精确的基准;可与任何MOSFET连用。TEA1761提供SO8封装,TEA1762则提供SO14封装。

图5 NXP新PC电源解决方案(略)

TEA1761仅有两个引脚用于同步整流,其它引脚则用于CC、CV及反馈控制等,因此适用于小尺寸适配器的设计。


NXP新PC电源解决方案

图5给出了NXP新的PC电源解决方案,相对于传统电源解决方案,其优势表现在:一、PWM中运用有源箝位电路,并通过集成MOSFET替换复位绕组,使主MOSFET的电压级由900V降至600V。二、二次侧包含两个IC,分别集成3.3V/5V输出及12V/5V备用输出,因此无需额外输出,节省组件。三、交叉稳压性能良好,可省去后置稳压器。该方案中,采用了三块集成电路,分别用于一次侧的控制和二次侧的稳压输出。

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问答选编

问:在业界不断提出提高效率、增加集成度时,作为“绿 色环保”产品,其EMC特性如何?

答:NXP的绿色芯片II和III采用所谓的“准谐振”模式,该技术能提高效率,降低MOSFET开关损耗及EMI性能。

问:NXP绿色芯片III的主要特色是什么?它和第二/一代相比有哪些明显改进?

答:绿 色芯片III在IC内集成了PFC功能,具有低待机功耗:输入功率< 0.3W(高线路负载/空载下),可满足2007能源之星的要求。

问:什么是绿色芯片?

答:绿色芯片是由NXP开发的,专为符合能源之星节电要求的一系列IC的总称。

问 :在AC/DC电源中,目前的波纹系数能达到怎样的水平?

答:它取决于大电容器和输出电容器的电容。

问:TEA1750中增加了PFC功能,在笔记本电脑的电源 应用中,其效率和待机功耗改进了多少?

答:TEA1750(PWM+PFC)空载待机功耗约为0.3W,优于 传统近0.5W。同时,由于PWM为QR模式, 故效率较传统CCM提升2-3%左右,更有益于效率 的提升。

问:TEA1532有几种工作模式?不同的工作模式是如何 进行调整的?

答:TEA1532可以在CCM和QR两种模式下运行。CCM 模式下,应连接到大电容器 的漏极引脚和接地的 DEM引脚;QR模式下,应连接到变压器中心抽头上 的漏极引脚和AUX线圈上的DEM引脚进行调整。

问:采用TEA1530和反激技术,它的波纹性能如何?空 载和满负载时相差多少?

答:输出电压波纹并非由PWM IC决定,而是由输出电 感和电容决定,此二者越大则波纹越小。

问:如何解决DC/DC转换器的效率问题?它和哪些因素/组件相关?

答:绿色芯片主要针对AC/DC应用。至于DC/DC转换器的效率,应考虑功率MOSFET的Rds(on)及开关 频率等因素。

问:什么是软开关技术? NXP绿色芯片有相关功能吗?

答:软开关技术有共振和半共振两种,绿色芯片TEA1532、TEA1552及TEA1553等具有半共振功能。

问:当 设计一个箝位电路来确保漏极电压不超出器件 的 安全范围,有哪些设计要点?如何验证设计 的 安全性?

答:必须将功率损耗保持在最低水平,方可避免影响效 率 和待机功耗,同时,应在降低额定功率的情况下,验证电压、电流、功率和应力的性能。

问:影响SMPS效率的原因有哪些?如何合理选择死区和开关频率?

答:1. SMPS效率的影响因素包括:MOSFET、变压器、肖特基二极管及PWM IC处的功率损耗等。
2 .取决于效率、变压器尺寸、EMI和优先选用的产品成本。

问:如 何降低开关电源使用时器件的温升而使它可靠工作?

答:首先,要正确设计变压器参数,平衡铜损与铁损。 其次,要正确设计功率组件与肖特基二极管,平衡 开关损耗与导通损耗。最后,进行散热片设计。

问:调频控制和调宽控制方式有何不同?

答:调频控制是固定波宽而以调频来稳定电压;调宽控制是固定波频而以调宽来稳定电压。

问:NXP绿色芯片有调频方式吗?调频控制和调宽控制 是否能自动转换?

答:TEA1532有两种模式:QR和CCM。QR即是一种类 似调频的方式,而CCM则为调宽控制方式,两者都包含在此IC内,但一次只能使用一种。

问:在PCB布局上如何降低波纹系数和EMI?

答:降低波纹与PCB布局关系不大,至于EMI,则应使 PCB布局简单、短粗,回路面积尽量小。

《世界电子元器件》2007.3
         
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