打印機AC適配器的設計方案的論述

由通用交流適配器供電的消費品和PC外設的數量正在迅速增長。該適配器是指能插入頻率在47到63Hz間，提供電壓有效值在90V至264V范圍內的交流電插座上的適配器。這些AC適配器體積小巧且提供連續的超過50W的輸出功率，從而使許多設備不再需要內置電源。在打印機等應用中，對峰值功率有較高的要求，它們在短時間的突發工作以外，要有相當長的一段時間都處于待機模式。這意味著這些應用中的AC適配器從滿載到空載必須保持很高的轉換效率，以維護其“綠色”標準。本文描述了一個打印機AC適配器的設計方案，它基于飛利浦TEA1532GreenChipTMII開關模式電源(SMPS)控制器，提供60W持續輸出功率和90W峰值輸出功率。

這類電源標準規范要求輸出電壓為：20V4%，其紋波和噪聲要分別低于350mV和200mV。所謂的“綠色”標準有三點要求：1)在滿負載(輸出功率為60W時工作效率應該高于80%;2)在待機模式下(輸出功率為500mW時)，其輸入功率要低于1.25W;3)在空載情況下(打印機與適配器斷開，但仍與AC線連接)輸入功率要低于700mW。

電源拓撲架構

TEA1532是一種變頻開關電源控制器，用于直接由整流AC線供電的準諧振反激式轉換器。雖然TEA1532可以工作在連續模式和非連續模式兩種模式，但這款AC適配器選用了準諧振模式(非連續模式的邊界上)，因為這種模式的電路拓撲架構容易理解且容易實現穩定。

TEA1532采用SO8或DIP8封裝，在準諧振模式下具有真正的谷底轉換，以確保改善EMI性能。除具備標準的GreenChipTMII功能外，它還有多功能保護引腳、欠壓保護和用以防止連續模式中出現次諧波振蕩的斜率補償功能。這些功能使設計更為簡便，所需要的外部元器件數大大減少，保護功能也極大提高。

TEA1532有一項特殊的功能就是谷底鎖定特性，在大多數操作環境下，它能鎖定功率晶體管導通在準諧振波形中的特定谷底(谷底1、2、3等)。這不僅降低了開關損耗，也阻止了由于變壓器電流調制在變壓器中產生的可聞噪音，尤其當采用低質量膠合芯的低成本變壓器時更是如此。

如圖1所示，利用不同的谷底開通功率MOSFET，可以在各種工作頻率下提供給定的功率。OCP線代表了過電流保護界限，在線的右邊不可能工作。如果負載增加較慢，電路將繼續在同一谷底中轉換，直至到達過電流保護界限點。然后，TEA1532將重新設定谷底計數器并探尋新的工作模式，采用序號較低的一條谷底及相應的新的開關頻率和峰值電流。在此過程中，輸出電壓并不發生改變。

圖1針對所給功率，TEA1532能根據所選擇的谷底序號，在一個以上的開關頻率上工作。當對給定谷底的工作點達到最小開關頻率或過電流保護(OCP)線，控制器自動轉換到下一條最低序號的谷底。

在非連續模式中，變壓器初級側線圈的電流通常在新的循環開始前要回歸零。TEA1532通過能提供Vcc供電的輔助線圈感知變壓器磁化。只有在變壓器磁芯完全去磁和感知到適當的谷底值后才開始新的循環。

TEA1532采用電流模式控制。電流模式控制本身具有良好的交流紋波抑制特性。TEA1532的控制環路通過比較變壓器初級側線圈上的電流與其“CTRL”引腳上的誤差電壓(該誤差電壓是通過光隔離器耦合過來的)以產生所需的初級側線圈“導通”時間。

在低負載的情況下，控制器進入減頻模式，此時初級側線圈“導通”時間設置到最小值，輸出功率由變化的開關頻率控制，降低工作頻率使開關損耗減到最低。針對更低的輸出功率(例如：在待機和空載條件下)，TEA1532進入跳周期模式。只要輸出電壓仍處于較高狀態，功率開關晶體管就保持在截止狀態。這個功能使“空載”功率耗散控制在700mW以下，且無需額外的電路。在連續模式下，可實現空載功率耗散在300mW以下。

元器件選擇

這款設計中重要的元器件選擇包括：輸入解耦電容、變壓器(芯尺寸、匝數比和初級側線圈電感)、MOSFET功率開關、輸出二極管和電容器。