RDFC――低成本单电压输入开关电源

离线式AC/DC电源厂商日益感受到成本增加的压力,必须停止生产体积大、效率低的线性电源转换器,并以结构更小、更轻及效率更高的开关电源(SMPS)产品来取代。

反激式(Flyback)及自激式转换器(Ringing choke converter, RCC)是两种最常用的SMPS产品,适合用于全区域输入充电器和适配器。它们能满足市场对于节能的需求,但是从商业角度来说,对于特定市场的低价且量产的产品来说,并不是线性电源理想的替代方案。反激式及自激式转换器被公认为是成本昂贵,且设计线路更为复杂的解决方案。特别是在音响、无绳电话和网络设备等需要额外滤波电路的应用上,更需要高水平的设计能力。因此,许多消费电子制造商并不愿意引入SMPS拓朴。

不过,新型单开关组件的谐振非连续正激式转换器(Resonant Discontinuous Forward Converter, RDFC)拓朴的出现,会让制造商愿意重新审视他们的决定。这个新方案为耗电量低于60W的设备与低成本SMPS结构之间搭起了一座桥梁,它能够提供高效率、低待机功耗且小尺寸的SMPS拓朴结构,而其电路设计更为简单,且系统成本与同等级的线性电源转换器差不多或更低。

这项技术提供了更具有成本效益的方法,并可通过以下特点来增加SMPS拓朴的效能：

·谐振转换时产生很低的EMI：这个方法最适合用在音响及其它对EMI要求严格的应用,反激式设计需要复杂的次级滤波电路,以符合低EMI的要求。

·零电压切换：提供更高的电源转换效率,远优于现有能源之星(Energy Star)或其它监管机构的要求标准。

· 使用成本低廉的三极管电源开关：一般而言,三极管电源开关的成本只有反激式SMPS拓朴中所使用的快速MOSFET开关价格的25%~30%。然而这种结构也有其设计难点,如需要开发新的精密混合信号控制器,确保电源供应,不管负载如何变化,都可以一直以最佳效率运行,且平均电源转换效率超过80%,无负载功耗低于100 mW。

RDFC-低成本开关电源

如同反激式技术一样,正激式转换器在超过100W的AC/DC离线式电源方面仍然是非常受欢迎的结构;由于在适配器铁氧体芯内不存储能量,与反激式技术相比,在铁芯的尺寸上缩小了许多。然而此方法没有用在较低的电源应用上,这是因为在传统结构的应用中,需要配有输出扼流圈和续流二极管(Free Wheel Diode, FWD)才能运作。

谐振非连续正激式不仅具有适配器铁芯较小的优点,同时也不需要输出扼流圈和续流二极管,对于6W~60W的市场,此方案更具有商业吸引力。RDFC的简化电路如图1所示。 次级侧电路中只有一个正向二极管和输出电容器,加上初级侧电感和谐振电容所形成的谐振电路与开关。

图1 RDFC拓扑的简化电路图