为供给更佳的用户体会，笔记本电脑及其适配器不断向小型化、高功率密度化方向开展，便于顾客外出时带着更便利，一起，还需具有高平均能效和极低待机功耗，以契合日趋严厉的各种能效法规。
如于2016年1月1日收效的欧盟CoC V5 TIer 2 规则，输出功率为45 W和65 W的AC-DC适配器平均能效需别离到达87.7%和89%，待机功耗别离低于75 mW和150 mW，并且还要求10%负载条件时的能效需别离到达77.7%和77.5%。电源规划工程师面对体积、能效和本钱等多方面的规划应战。
表1. AC-DC 适配器能效法规一览
开关频率直接决议开关电源的功率密度，进步开关频率可有效地减小无源功率器材如变压器、输出电容的尺度，然后进步功率密度；高功率密度运用仅满意能效标准远远不够，因为体积减小时，散热面积也相应削减，需进步能效以削减发热，减小对内部元器材寿数的影响；此外，工程师需将本钱操控在合理规模内，以在竞赛剧烈的商场处于有利位置。
准谐振反激 + 同步整流 = 高功率密度适配器
LLC拓扑结构可供给高频率和高能效，但其本钱较高，且对输入电压规模有严厉要求，不适用于笔记本电脑这一功率等级。选用准谐振反激式拓扑加上同步整流(SR)可轻松地规划出满意体积、能效、本钱等要求的高功率密度适配器，如安森美半导体的高频准谐振反激式操控器NCP1340/1+SR操控IC NCP4305/80。
准谐振形式答应运用相对大的缓冲电容Clump，额外添加的Clump (10-22pF)能够削减MOS管关断损耗，削减电磁搅扰(EMI)。准谐振反激有利于次极点加SR，可下降整流二极管导通损耗，削减次极点整流管尖峰电压，下降其耐压要求。
图1. 准谐振形式答应运用相对大的缓冲电容Clump
准谐振式反激电源损耗剖析和规划关键
剖析准谐振反激损耗旨在进步作业频率后再削减功率损耗。准谐振反激电源的损耗首要散布在初级MOSFET、尖峰吸收电路、变压器和输出整流。
图2. 准谐振反激电源的损耗散布
1．初级MOSFET损耗剖析
初级MOSFET损耗首要包含导通损耗、开关损耗和驱动损耗。导通损耗由漏源导通阻抗Rds(on)和初级端均方根电流界说。关于开关损耗，因为MOSFET的结电容与其Vds电压成非线性份额，所以不能用简略的电容储能公式核算，需求将实践的结电容考虑进去，结电容可理解为MOSFET DS 网络间等效的除了MOSFET内部的结电容外的其它电容。驱动损耗在开关频率较低时能够不作考虑，但在高频运用中不能疏忽，它在MOSFET导通和关断时发生，首要取决于MOSFET总门极电荷Qg、开关频率和IC作业电压Vcc，损耗大部分耗费在驱动电阻上。
因此，关于MOSFET的选取，在高频运用中，Rds (on) x Qg乘积数越低越有利于下降导通损耗和驱动损耗。应挑选体积小、薄且散热性好的低热阻封装。因为氮化镓(GaN) MOSFET具有更优的Rds (on) x Qg参数，可额外添加约0.3%的满载功率，而在本钱答应的情况下，GaN MOSFET是抱负的挑选。
2. 尖峰吸收电路损耗剖析
尖峰吸收电路首要用于胁迫MOS管Vds电压，避免其过压击穿。电阻-电容-二极管(RCD)吸收和瞬态电压抑制器(TVS)吸收是两种常用的电路，其间RCD最为常用，可靠性较高。
图3. 两种常见的尖峰吸收电路
关于RCD电路中，较大的吸收%&&&&&%C可削减钳位电压纹波，但会添加待机功耗，所以C的选取一般以满载时5%至10%钳位电压纹波为宜。假如吸收电阻R较热，可减小变压器漏电感，选用Trr一致性好的慢管，可下降钳位电压，削减R损耗。
钳位电压方面，挑选高的钳位电压可下降RCD吸收损耗，但需选高耐压MOS管，这会导致本钱添加，并且变压器初级电流衰减速度会变快，次级整流电流上升斜率变陡，不利于EMI和次级同步整流功率优化。挑选低的钳位电压，有利于EMI，次级同步整流操控，但RCD吸收损耗会添加。整流二极管D选用慢管可削减钳位电压和改进EMI，但二极管温升会较高。所以需概括考虑各方面影响，权衡择取。
3. 变压器损耗剖析
变压器损耗首要包含磁芯损耗、线圈损耗和高频附加的磁芯及线圈损耗。关于>300 KHz运用，比较TP4A, 3C90或3F3，3C95/P51磁芯资料具有更低损耗。高频运用时，接近效应和趋肤效应导致绕线沟通电阻增大，铜损添加，多股绞线将是十分不错的挑选。
进步开关频率，能够削减变压器初级电感量，然后削减磁芯损耗。选用多股胶合线，削减趋肤效应，分隔初级绕组(三明治绕法)以下降附近效应。如安森美半导体的45 W参阅规划选用RM7变压器，选用多股线加三明治绕法，初级端为24转25x AWG#38 绞合线，次级端为4转150x AWG#44 绞合线，选用3C90资料。
4. 输出整流损耗剖析
输出整流一般有二极管整流和SR两种计划。因为SR MOS导通压降远低于二极管导通压降Vd，所以可比传统的二极管整流完成更高能效。
和初级MOSFET相同，SR损耗分为开关损耗(低压时可疏忽不计)、驱动损耗(取决于Qg、开关频率及Vcc)和导通损耗。其间导通损耗包含MOSFET导通时的内阻损耗和体二极管在MOSFET导通前的导通损耗，体二极管导通损耗和MOSFET导通延时密切相关。安森美半导体的NCP4305/80系列同步整流操控IC具有极短导通延时，可调至30 ns，一起具有强壮的驱动才能，能快速通断SR MOSFET。如在45 W参阅规划中，SR MOSFET选用NVMFS6B03NL，内阻仅4 m?，Qg 70.7nC，若选用GaN SR MOSFET将可取得额外约0.3%的满载能效进步。
综上所述，损耗源及影响损耗的要素可概括为：
表2. 损耗源及影响损耗的要素
45 W高功率密度适配器参阅规划
该参阅规划选用安森美半导体的NCP1340高频准谐振反激+NCP43080 SR架构, 在能效和待机功耗方面显示超卓功用，供给19 V/2.4 A额外输出，90-264 V宽输入电压，体积仅50 mm x 33 mm x 22 mm，所需外围元件数少，满载能效超越92%，待机功耗低于30 mW，完全契合CoC V5 TIer 2能效要求。
图4. 45 W参阅规划能效 vs. 负载曲线
其间NCP1340/1选用SO-8封装，高压发动，集成X2放电和欠压检测，运转达6个谷底确定开关，可有效地处理因谷底数不稳定所发生的音频噪声问题，并经过最小频率钳位和Quiet-Skip运转消除噪声。人类能听到的频率规模是20Hz至20kHz，前期的跳周期操控%&&&&&%将最低开关频率设置在25 kHz，但空隙作业频率一般会在2 kHz至4 kHz规模，所以一旦其进入跳周期形式，噪声仍是很大的。Quiet-Skip将最大的空隙作业频率设置为800 Hz，尽管800 Hz仍在可听见的规模内，但其往往会与背景噪声很好的交融，所以不容易被发觉。NCP1340/1选用跳周期形式，电流耗费低，因此可完成低于30 mW的低待机功耗，具有频率抖动特性，可进步EMI功用，实测抖频功用可下降AV曲线低频段的峰值约5 dB。此外，NCP1341比NCP1340多了功率倍增形式，可进步瞬态带载才能，一起坚持最小尺度的变压器，完成1.5倍或2倍的额外功率输出，十分合适打印机、驱动电源等需求丢失功率倍增的运用场合。
总结
规划高功率密度的适配器电源不但要满意更轻更薄的开展趋势以进步用户体会，还要契合日趋严厉的能效要求，这对规划人员来说充溢应战。高频准谐振反激是适用于低于65 W的高功率密度电源适配器的拓扑结构之一。安森美半导体的45 W高功率密度参阅规划选用准谐振反激NCP1340/1 + 同步整流NCP4305/80的架构，可轻松规划出细巧、低本钱的高能效高功率密度适配器，满载能效超越92%，待机功耗低于30 mW，远远超越能效标准。
