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摘要：本文将针对一个使用Power Integrations TOP258PN产品设计的35W LCD显示器电源为例，了解该设计是如何达到82％的满载效率，并可帮助设计师满足CEC2008对带载效率及提议中能源之星2.0标准的要求。同时，该设计可降低空载及待机功耗。
关键词：LCD显示器电源；低空载；待机功耗；TOP258PN
电路描述
图1所示的电源是一个通用输入的反激式电源，输出为35 W，采用了PI的TOP258PN器件。此电路典型的应用包括LCD显示器，但对于那些需要高效率双输出电源的应用场合，此设计同样适用。
AC输入经D1-D4整流、C4滤波然后连接到初级侧功率元件(T1和U1)。EMI滤波由元件C1、C2、C3、L1、C7和C11提供。热敏电阻RT1在交流上电时可以限制流入C4的浪涌电流。电阻R3和R4将额定欠压(UV)锁定和过压(OV)关断分别限制在103V和450 V。欠压锁定可防止电源在输入低压下出现过热情况，并可消除在通电和断电时的电压扰动。过压关断防止电源出现输入浪涌和电压增大的情况。
齐纳二极管VR2和电阻R5形成了一个可选的锁存输出过压保护(OVP)电路。输出端电压的增加同时也会导致C10上的偏置绕组输出端电压的增加。齐纳二极管VR2将击穿，电流将流入ICU1的多功能(M)引脚，从而启动迟滞过压关断保护。关断锁存与否取决于R5的值。
CEC标准要求电源分别在其额定负载的25％、50％、75％及100％时达到一个高的平均效率。此外，CEC及能源之星要求低的待机及空载功耗。TOPSwitch-HX产品使用了成熟的控制方案，可确保电源在所有负载下的高效率，并不增加电源额外的成本，可满足如上节能标准的要求。TOPSwitch.HX(U1使用的是TOP258PN)使用了多模式开关拓扑技术，并且不同的控制方案间可实现无缝转换，可在任何负载下优化效率。在高负载下，使用固定频率的PWM控制方式；随着负载的降低，开关损耗变得更加重要，因此TOPSwitch-HX会进入多频率模式以维持高的效率；随着负载的进一步降低，为避免进入噪音频率波段，转换器将进入一个更低的固定频率操作模式。最后在极低输入功率下，TOPSwitch-HX将在多周期模式下工作，以确保在待机及空载下极低的功率损耗。多模式操作如图2所示。
由于TOPSwitch-HX具有700 V BVDSS的击穿电压，因此可选择变压器匝数比(VOR)，从而在12 V的输出上选用低成本的60 V肖特二极管(D7)，而无需在初级电路上加上无法接受的反射电压。
输出电压反馈来自两路输出以实现更好的交压稳压。电容C19和电阻R14形成相位提升网络，提供额外的相位裕量，以确保稳定的工作电压和改善的瞬态响应。反馈电流通过U2馈入到U1的控制引脚，这样可以确定占空比，从而提供输出稳压。
设计要点
选择二极管D1和D3作为快速二极管，实现更好的EMI性能。如果需要锁存过压保护功能，则应将R5的值降低到20Ω。将RCD箝位(R6、R7、C6和D5)设计为正常工作模式，使轻载时的效率达到最高。齐纳二极管VR1提供预设的最大箝位电压，通常在出现负载瞬态或过载时导通。次级侧缓冲器(R11、C12、R12和C16)降低高频次级二极管振荡和改善高频传导EMI。二级滤波器(L2/C15和L3/C18)将各输出电压的输出噪音和纹波降低到＜±1％。在三线制输入的系统中，将Y电容(C1、C2)放置在相线/中线与地线之间，以降低共模EMI。软结束电容C20确保在启动时无输出过冲。启动后，二极管D9将此电容隔离在反馈环路之外，电阻R16为此电容放电到5V负载提供了路径。当5V输出电压有负载，而同时12 V输出无负载的情况下，电阻R19和VR3可提高交叉稳压。
结语
此LCD显示器电源电路使用的元件数目少，效率高。其可实现满载效率＞82％并符合CEC/能源之星2008的对待机及工作模式效率的要求。该电路的输出功率为35 w，在50℃环境下工作时无需外接散热片。输入功率＜1 w时，待机输出功率为0.55W。在265 V交流输入时的空载功耗＜300 mW。集成的安全及可靠特性包括精确的、自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能。在输出短路及反馈环路开环时进入到自动重启动，并可满足EN55022及CISPR-22 Class B对传导EMI的限制，具有＞10 dBuV的容量。
关键词：LCD显示器电源；低空载；待机功耗；TOP258PN
电路描述
图1所示的电源是一个通用输入的反激式电源，输出为35 W，采用了PI的TOP258PN器件。此电路典型的应用包括LCD显示器，但对于那些需要高效率双输出电源的应用场合，此设计同样适用。
AC输入经D1-D4整流、C4滤波然后连接到初级侧功率元件(T1和U1)。EMI滤波由元件C1、C2、C3、L1、C7和C11提供。热敏电阻RT1在交流上电时可以限制流入C4的浪涌电流。电阻R3和R4将额定欠压(UV)锁定和过压(OV)关断分别限制在103V和450 V。欠压锁定可防止电源在输入低压下出现过热情况，并可消除在通电和断电时的电压扰动。过压关断防止电源出现输入浪涌和电压增大的情况。
齐纳二极管VR2和电阻R5形成了一个可选的锁存输出过压保护(OVP)电路。输出端电压的增加同时也会导致C10上的偏置绕组输出端电压的增加。齐纳二极管VR2将击穿，电流将流入ICU1的多功能(M)引脚，从而启动迟滞过压关断保护。关断锁存与否取决于R5的值。
CEC标准要求电源分别在其额定负载的25％、50％、75％及100％时达到一个高的平均效率。此外，CEC及能源之星要求低的待机及空载功耗。TOPSwitch-HX产品使用了成熟的控制方案，可确保电源在所有负载下的高效率，并不增加电源额外的成本，可满足如上节能标准的要求。TOPSwitch.HX(U1使用的是TOP258PN)使用了多模式开关拓扑技术，并且不同的控制方案间可实现无缝转换，可在任何负载下优化效率。在高负载下，使用固定频率的PWM控制方式；随着负载的降低，开关损耗变得更加重要，因此TOPSwitch-HX会进入多频率模式以维持高的效率；随着负载的进一步降低，为避免进入噪音频率波段，转换器将进入一个更低的固定频率操作模式。最后在极低输入功率下，TOPSwitch-HX将在多周期模式下工作，以确保在待机及空载下极低的功率损耗。多模式操作如图2所示。
由于TOPSwitch-HX具有700 V BVDSS的击穿电压，因此可选择变压器匝数比(VOR)，从而在12 V的输出上选用低成本的60 V肖特二极管(D7)，而无需在初级电路上加上无法接受的反射电压。
输出电压反馈来自两路输出以实现更好的交压稳压。电容C19和电阻R14形成相位提升网络，提供额外的相位裕量，以确保稳定的工作电压和改善的瞬态响应。反馈电流通过U2馈入到U1的控制引脚，这样可以确定占空比，从而提供输出稳压。
设计要点
选择二极管D1和D3作为快速二极管，实现更好的EMI性能。如果需要锁存过压保护功能，则应将R5的值降低到20Ω。将RCD箝位(R6、R7、C6和D5)设计为正常工作模式，使轻载时的效率达到最高。齐纳二极管VR1提供预设的最大箝位电压，通常在出现负载瞬态或过载时导通。次级侧缓冲器(R11、C12、R12和C16)降低高频次级二极管振荡和改善高频传导EMI。二级滤波器(L2/C15和L3/C18)将各输出电压的输出噪音和纹波降低到＜±1％。在三线制输入的系统中，将Y电容(C1、C2)放置在相线/中线与地线之间，以降低共模EMI。软结束电容C20确保在启动时无输出过冲。启动后，二极管D9将此电容隔离在反馈环路之外，电阻R16为此电容放电到5V负载提供了路径。当5V输出电压有负载，而同时12 V输出无负载的情况下，电阻R19和VR3可提高交叉稳压。
结语
此LCD显示器电源电路使用的元件数目少，效率高。其可实现满载效率＞82％并符合CEC/能源之星2008的对待机及工作模式效率的要求。该电路的输出功率为35 w，在50℃环境下工作时无需外接散热片。输入功率＜1 w时，待机输出功率为0.55W。在265 V交流输入时的空载功耗＜300 mW。集成的安全及可靠特性包括精确的、自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能。在输出短路及反馈环路开环时进入到自动重启动，并可满足EN55022及CISPR-22 Class B对传导EMI的限制，具有＞10 dBuV的容量。