19V - 75W筆記本適配器設(shè)計(jì)：基于L6563和L6668的技術(shù)解析

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，筆記本電腦已成為人們工作和生活中不可或缺的工具。而一個(gè)高效、穩(wěn)定的電源適配器則是保證筆記本電腦正常運(yùn)行的關(guān)鍵。今天，我們就來深入探討一款基于L6563和L6668的19V - 75W筆記本適配器的設(shè)計(jì)。

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1. 適配器主要特性

這款適配器專為高端便攜式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，具有諸多顯著特性：

• 寬輸入電壓范圍：支持90 - 264 Vac、45 - 65 Hz的通用輸入，能適應(yīng)全球不同地區(qū)的電源環(huán)境。
• 穩(wěn)定輸出：輸出電壓為19V，可連續(xù)提供4A的電流，滿足筆記本電腦的用電需求。
• 低諧波含量：輸入電流的諧波含量符合EN61000 - 3 - 2 Class - D標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)電網(wǎng)的干擾。
• 低待機(jī)功耗：在265 Vac輸入時(shí)，待機(jī)功耗小于0.3W，符合節(jié)能要求。
• 高整體效率：整體效率大于85%，有效降低能源損耗。
• 良好的電磁兼容性：EMI符合EN55022 - class B標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)周圍電子設(shè)備的干擾。
• 高安全性：符合EN60950安全標(biāo)準(zhǔn)，保障使用安全。

2. 電路設(shè)計(jì)剖析

2.1 電路架構(gòu)

該電路主要由兩個(gè)階段組成：前端PFC（功率因數(shù)校正）階段和基于L6668的反激式轉(zhuǎn)換器階段。

2.2 PFC階段

• 功能：PFC階段的主要目的是降低輸入電流的諧波含量，使其符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN61000 - 3 - 2的要求，同時(shí)為下游轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的直流母線電壓。
• 控制器：采用L6563控制器，工作在過渡模式（TM），集成了控制PFC所需的所有功能以及與主轉(zhuǎn)換器的接口。
• 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：功率級(jí)拓?fù)錇閭鹘y(tǒng)的升壓轉(zhuǎn)換器，包括線圈L2、二極管D3、電容器C6和功率開關(guān)Q2（功率MOSFET）。
• “跟蹤升壓選項(xiàng)”（TBO）：為了提高整體效率，PFC采用了TBO功能。通過在L6563的TBO引腳（#6）連接一個(gè)電阻（R30），使PFC的直流輸出電壓與市電電壓成比例變化。這種方式可以降低升壓電感兩端的壓差，從而減小電感L2的取值，提高電路效率。

2.3 反激式轉(zhuǎn)換器階段

• 控制器：由L6668 IC（U2）管理，這是一款電流模式控制器。
• 開關(guān)頻率：選擇65 kHz的標(biāo)稱開關(guān)頻率，在變壓器尺寸和開關(guān)頻率諧波之間取得平衡，優(yōu)化輸入濾波器尺寸和總成本。
• 功率MOSFET：采用標(biāo)準(zhǔn)的800V組件，封裝為TO - 220FP，只需一個(gè)小散熱片。
• 變壓器：采用層式變壓器，使用標(biāo)準(zhǔn)鐵氧體磁芯EER35，由TDK制造，符合EN60950標(biāo)準(zhǔn)。反射電壓約為130V，為漏感電壓尖峰提供足夠的空間，同時(shí)保證功率MOSFET的可靠性。
• 保護(hù)功能：L6668集成了多種保護(hù)功能，如過壓保護(hù)、熱保護(hù)等。在反饋網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，通過連接到DIS引腳的電路提供過壓保護(hù)；熱敏電阻R58提供功率MOSFET的熱保護(hù)。

3. 測(cè)試結(jié)果分析

3.1 效率測(cè)量

在滿載情況下，分別測(cè)量了不同輸入電壓下PFC、dc - dc轉(zhuǎn)換器和整體的效率。結(jié)果表明，得益于各模塊的高效性能，整體效率非常高。特別是采用TBO功能后，電路在低市電輸入時(shí)的效率提升明顯，在90V輸入時(shí)，整體效率達(dá)到84.11%；在230V輸入時(shí)，整體效率達(dá)到87.87%，均符合相關(guān)法規(guī)要求。

3.2 諧波含量測(cè)量

對(duì)適配器進(jìn)行了諧波含量測(cè)試，結(jié)果顯示，在滿載和半載情況下，電路均能將諧波含量降低到歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN61000 - 3 - 2 Class - D和日本標(biāo)準(zhǔn)JEIDA - MITI Class - D的限制以下，表明PFC預(yù)調(diào)節(jié)器能夠有效校正輸入電流失真。

4. 功能檢查

4.1 正常運(yùn)行

在滿載和標(biāo)稱輸入電壓范圍內(nèi)，觀察反激式轉(zhuǎn)換器階段的波形?？梢钥吹?，PFC輸出電壓根據(jù)市電輸入電壓進(jìn)行調(diào)整，體現(xiàn)了TBO功能的作用。同時(shí)，在最大市電輸入電壓下，功率MOSFET的最大電壓峰值為676V，確保了其可靠運(yùn)行。

4.2 待機(jī)和無負(fù)載運(yùn)行

在無負(fù)載運(yùn)行時(shí)，L6668工作在突發(fā)模式，通過調(diào)整SKIPADJ引腳的分壓來設(shè)置突發(fā)模式閾值，降低功耗。同時(shí)，PFC階段在輕負(fù)載時(shí)關(guān)閉，進(jìn)一步提高效率。測(cè)試結(jié)果顯示，在無負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸入功率始終低于300mW，符合相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 過流和短路保護(hù)

當(dāng)輸出過載或短路時(shí)，適配器能夠有效保護(hù)自身。通過U5 CC/CV控制器管理過流，當(dāng)輸出電流超過設(shè)定值時(shí)，電流環(huán)誤差放大器接管控制，調(diào)節(jié)輸出電流。在嚴(yán)重短路情況下，L6668的ISEN引腳檢測(cè)到電壓超過閾值后，控制器進(jìn)入打嗝模式，限制二次側(cè)電流，防止電源過熱和故障。

5. 總結(jié)

這款基于L6563和L6668的19V - 75W筆記本適配器在性能、效率和保護(hù)功能方面表現(xiàn)出色。通過采用TBO功能，提高了整體效率，特別是在低市電輸入時(shí)；同時(shí)，良好的諧波校正能力和完善的保護(hù)功能，確保了適配器的可靠性和安全性。對(duì)于電子工程師來說，這款適配器的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有一定的參考價(jià)值。你在設(shè)計(jì)類似電源適配器時(shí)，是否也會(huì)考慮采用這些技術(shù)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的看法。