90W笔记本电源适配器的研究与设计

论文摘要

随着笔记本电脑的小型化、轻量化,及功能越来越强大,对笔记本电脑电源适配器也提出了更高的要求,根据IEC61000-3-2标准对谐波电流的要求,75W以上电源适配器必须引入功率因数校正技术。因此具有功率因数校正功能的高效率笔记本电源成为研究的热点。本文在广泛调查和深入研究的基础上,提出了一种高效高功率因数电源适配器方案,设计了一款符合谐波标准的90W笔记本电源适配器样机。根据电源适配器的使用场合和特点,归纳出90W笔记本电源适配器设计关键,并采用了一种新型的两级式高效高功率因数电源适配器方案,前级PFC采用电感电流临界导电模式的Boost变换器,后级DC/DC采用工作在准谐振模式的反激变换器。为了提高PFC级在低电压输入时的效率,采用了变电压输出的控制方案。为了使整机在全负载范围内都能保持高的效率,提出了多模式控制的方案,在大功率时变换器保持在谷底转换的准谐振状态,在低功率时反激控制器减少工作频率同时功率因数控制器关闭使整个变换器保持在高效率。通过分析比较传统的恒频控制和恒压输出的方案,论文提出了一种在效率转换等方面更具有优势的设计方法。结合上面提到的方案,研制了一台宽电压范围（90265VAC）,19.5V/4.6A输出的90W笔记本电脑电源适配器试验样机,该样机的电气特性符合笔记本电脑电源适配器的规格要求,具有更高的功率因数、更高的功率密度、更低的空载损耗（<0.3W）,且在整个功率范围内都具有很高的转换效率。实验结果验证了所提方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 电源适配器的发展现状
• 1.3 电源适配器常用的解决方案
• 1.4 本论文的主要工作和研究意义
• 2 高效高功率因数电源适配器及其关键技术
• 2.1 概述
• 2.1.1 系统结构分析
• 2.1.2 PFC 级方案
• 2.1.3 DC/DC 级方案
• 2.2 高效高功率因数电源适配器组成和原理
• 2.2.1 电源适配器的组成
• 2.2.2 PFC 级工作原理
• 2.2.3 DC/DC 级工作原理
• 2.3 提高电源适配器效率的关键技术
• 2.3.1 准谐振开关
• 2.3.2 降频控制模式
• 2.3.3 Boost 双升压控制
• 2.4 小结
• 3 高效高功率因数电源适配器设计
• 3.1 PFC 主电路参数设计
• 3.1.1 电感L 设计
• 1 设计'>3.1.2 输入滤波电容C₁设计
• 2 设计'>3.1.3 输出滤波电容C₂设计
• 3.1.4 开关管及整流二极管选择
• 3.2 DC/DC 主电路参数设计
• 3.2.1 高频变压器设计
• 3 设计'>3.2.2 输出电容C₃设计
• 3.2.3 开关管和二极管选择
• 3.3 控制电路的设计
• 3.3.1 主电压取样电路设计
• 3.3.2 输出过压保护电路设计
• 3.3.3 电压反馈电路设计
• 3.3.4 辅助电源设计
• 3.4 小结
• 4 实例与实验验证
• 4.1 电源样机指标及主要参数设定
• 4.1.1 电源样机指标
• 4.1.2 主要参数设定
• 4.2 PFC 实验分析
• 4.2.1 功率因数校正分析
• 4.2.2 Boost 双升压实验验证
• 4.3 多模式控制实验验证
• 4.3.1 准谐振工作验证
• 4.3.2 降频控制模式验证
• 4.4 变压器稳压性能及效率测试
• 4.4.1 输出稳压测试
• 4.4.2 整机效率测试
• 4.4.3 空载损耗测试
• 4.5 小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录