安森美半导体255 W ATX电源参考设计

规范及要求

这参考设计遵从ATX12 V 2.2版电源指南及规范，超越了80 PLUS银级、“能源之星”、CSCI第三阶段规范中对多输出台式计算机电源的能效目标(见表1)。

这参考设计的其它关键参数的目标规范包括：

输入电压：通用交流主电源：90 Vac至265 Vac，频率47至63 Hz

安全特性：根据ATX12V 2.2版电源指引，这参考设计包含过压保护(OVP)、欠压保护(UVP)和过流保护(OCP)等保护特性

表1：台式计算机多输出电源能效目标概览。

电源架构

总的来说，支持安森美半导体这第三代ATX平台的半导体元器件包括NCP1654 PFC控制器、NCP1396 HB LLC控制器、NCP4302同步整流控制器、NCP1027待机控制器、NCP1587带同步整流的DC-DC控制器，以及由NCP1587驱动的NTD4890单N沟道功率MOSFET。

1)初级端：PFC段

按电流工作特性来分，PFC拓扑结构有多种，如非连续导电模式(DCM)、临界导电模式(CrM)和连续导电模式(CCM)。在本参考设计所涉及的功率等级，首选CCM拓扑结构，而NCP1654用于实现符合IEC61000-3-2标准、固定频率、峰值电流模式或平均电流模式的PFC升压转换器，而外围元件极少。这PFC段为第二段的谐振半桥双电感加单电容(HB LLC)转换器NCP1396提供恒定的385 V输出电压。

2)初级端：HB LLC转换器

HB LLC转换器段的核心是NCP1396谐振模式控制器。这控制器采用专有的高压技术，包含一颗“充当启动电路(bootstrapped)”的MOSFET驱动器用于半桥应用，接受达600 V的大电压。 这控制器提供多种保护特性，如立即关闭或基于定时器时间的关闭、输入欠压保护、光耦合器断路检测等，既提供了转换器设计的安全性，也不会增加电路的复杂度。

3)次级端：同步整流

谐振HB LLC转换器产生的12 V输出采用专有的同步整流机制来整流，使用NCP4302和2颗外部单N沟道MOSFET。

4)次级端：DC-DC转换段

直流-直流(DC-DC)转换段采用两颗相同的 DC-DC控制器来将12 V电压向下转换至+5 V、3.3 V及-12 V。所用的DC-DC控制器是低成本的脉宽调制(PWM)控制器NCP1587。这器件是采用极小型表面贴装8引脚封装的低压同步降压控制器。NCP1587能够产生低至0.8 V的输出电压，提供1 A门极驱动器设计及内部设定的275 kHz振荡器。这门极驱动器其它提高能效的特性包括自适应非交叠电路。NCP1587还集成了外部补偿误差变压器及电容可编程软启动功能。保护特性包括可编程短路保护和欠压锁定。每个控制器都采用同步整流机制，各驱动两颗NTD4809(30 V、58 A、单N沟道功率MOSFET)元件。-+5 V输出轨使用小的分立转换器产生12 V输出。

5)次级端：监测及监控段

在次级端，四路直流输出+5 V、+3.3 V、+12 VA和+12 VB均采用专用监控控制器来监控，这控制器还提供过流保护、过压保护、欠压保护等功能，并产生功率良好(PG)逻辑信号。

6)待机电源

集成反激转换器NCP1027提供12 W待机能效率，为另一个隔离的5 V电压轨供电。这器件集成了固定频率电流模式控制器和700 V高压MOSFET。在轻载条件下，这IC将工作在跳周期模式，因而降低开关损耗，并在整个负载范围内提供高能效。