创新开关转换设计省去30%元件

“利用高精度初级侧控制，可实现精确调节的恒压/恒流 (CV/CC) 电源设计，所使用的元件数量要比典型的次级侧设计至少减少30%。

“利用高精度初级侧控制，可实现精确调节的恒压/恒流 (CV/CC) 电源设计，所使用的元件数量要比典型的次级侧设计至少减少30%。新器件在整个负载范围内带载效率比能源之星2.0要求高出10%，空载功耗要比允许限值低90%......”——这是PI（Power Integrations）公司全球市场传讯总监Peter Rogerson在向《EDN China》描述他们最新推出的开关转换芯片LinkSwitch-II系列特性时所做的概述。

　　省去次级电路

对于PI而言,LinkSwitch-II的推出具有跨时代的意义。总的来看,新器件的特性包括：极大简化CV/CC转换器的设计、严格的CV/CC容差、可提供电缆压降补偿而无需额外的外围元件、补偿变压器容差和补偿温度影响、先进的安全保护功能、过热过流和过压保护、空载功耗不足30mW、无卤素。

对于电源产品而言，绿色环保的要求越来越高,主要体现在功耗和材料上。将于今年11月份正式生效的能源之星2.0版新规范提出了更严格的带载效率要求和更低的空载功耗要求。例如，规定2.5 W（5 V，0.5 A）外部电源的最低效率必须达到72.3%（1.1版为63.5%），高于美国《2007能源独立和安全法案》所规定的64.5%的标准。新规范要求空载功耗应低于300mW（1.1版及EISA2007的要求为500mW）。此外，如果外部电源的额定输入功率为100W或更高，那么在115V、60Hz条件下进行测试时，它在100%额定负载点的真功率因数还必须达到0.9甚至更大。

过去，包括PI产品在内的开关电源一般采用次级电路检测输出电压，并将误差信号反馈回到初级侧控制器。LinkSwitch-II使用变压器绕组检测输出电压，省去次级电路。新器件的创新设计使之在设计精确输出CV/CC 转换器时可以省去光耦器、所有次级侧CV/CC 控制电路以及所有控制环路补偿电路（图1），即可省去多达30%的元件，并因此消除了次级侧元件的功耗。

Rogerson表示，在使用LinkSwitch-II设计的5 W(5V/1A)手机充电器设计范例中，对115VAC~230VAC输入范围条件下25%、50%、75%和100%负载点的测试表明，电源的平均效率达到75%，完全满足能源之星2.0对外部电源的要求。由于LinkSwitch-II中集成有开/关控制电路，再加上其IC功耗低、无需次级侧电流检测电阻和控制电路，使得电源在整个负载范围内均具有恒定的效率，且空载功耗低于30mW。

　　增强输出电压电流的精确度

另一方面，通过补偿变压器容差、输入电压变化、环境温度和充电器输出电缆中的压降，LinkSwitch-II进一步增强了输出电压及电流的精确度。PI提供给EDN China的资料显示，由于集成了更为精确的补偿功能，能够对变压器容差、输入电压变化、输出电缆压降（仅限LNK61x）和外围元件温度漂移进行补偿，因此可以在0℃ ~ 100℃的温度范围内分别实现±5%和±10%的输出CV/CC 容差。Rogerson强调，在省去次级侧控制电路的情况下,实现这样的容差级别是相当不容易的。

LinkSwitch-II具有频率抖动功能，可以降低EMI滤波器的成本。在安全保护功能上,新器件提供自动重启动输出短路保护和迟滞热关断。此外，新器件还满足IEC 60950-1 HV对漏极引脚与所有其它引脚之间的爬电要求，并能安全处理所有单点故障。

Rogerson表示,LinkSwitch-II非常适合手机和无绳电话充电器、高亮度LED 驱动器以及其它要求精确恒压或恒流输出的应用。据悉，PI目前已完成相关参考设计套件、说明视频及三个参考设计报告（RDR 157、158和159）。新的参考设计套件(RDK-160)包括所有适用于设计5.5W以下的CV/CC适配器的三款完整设计。第一个参考设计(RD-157)符合中国政府所出台的CV/CC手机充电器标准。该设计具有精确调节、效率极高的特点，而且空载功耗非常低，其使用的元件数量也是目前市面上最少的；第二个参考设计(RD-158)适用于高功率手机充电器，应用范围包括高端手机、PDA及其它便携式个人装置，这些产品都需要大功率充电器为耗电的锂离子电池组快速充电。该设计的输出功率为5.5W（5V，±250 mV），具有与其它参考设计同样的精确度和高效率；第三个参考设计(RD-159)适用于无绳电话适配器。由于无绳电话适配器与电话系统电气连接，极容易受到雷击及其它高压浪涌和瞬态负载的影响并进而损坏设备，因此无绳电话适配器始终面临着特殊的设计挑战。RD-159设计能够抵抗10kV的浪涌，并以±250mV的精确度始终为电话提供可靠的电源。

虽然在PI整个产品线中,LinkSwitch只占很小的比重,但Rogerson表示，PI相信新一代器件的创新技术将进一步推动PI在绿色电源领域的竞争力，在半导体产业发展放缓的当下,PI并没有调低他们的盈利预期。