RDFC――低成本單電壓輸入開關電源

離線式 AC/DC 電源廠商日益感受到成本增加的壓力,必須停止生產體積大、效率低的線性電源轉換器,并以結構更小、更輕及效率更高的開關電源(SMPS)產品來取代。

反激式(Flyback)及自激式轉換器(Ringing choke converter, RCC)是兩種最常用的SMPS產品,適合用于全區域輸入充電器和適配器。它們能滿足市場對于節能的需求,但是從商業角度來說,對于特定市場的低價且量產的產品來說,并不是線性電源理想的替代方案。反激式及自激式轉換器被公認為是成本昂貴,且設計線路更為復雜的解決方案。特別是在音響、無繩電話和網絡設備等需要額外濾波電路的應用上,更需要高水平的設計能力。因此,許多消費電子制造商并不愿意引入SMPS拓樸。

不過,新型單開關組件的諧振非連續正激式轉換器(Resonant Discontinuous Forward Converter, RDFC)拓樸的出現,會讓制造商愿意重新審視他們的決定。這個新方案為耗電量低于60W的設備與低成本SMPS結構之間搭起了一座橋梁,它能夠提供高效率、低待機功耗且小尺寸的SMPS拓樸結構,而其電路設計更為簡單,且系統成本與同等級的線性電源轉換器差不多或更低。

這項技術提供了更具有成本效益的方法,并可通過以下特點來增加SMPS拓樸的效能：

·諧振轉換時產生很低的EMI：這個方法最適合用在音響及其它對EMI要求嚴格的應用,反激式設計需要復雜的次級濾波電路,以符合低EMI的要求。

·零電壓切換：提供更高的電源轉換效率,遠優于現有能源之星(Energy Star)或其它監管機構的要求標準。

· 使用成本低廉的三極管電源開關：一般而言,三極管電源開關的成本只有反激式SMPS拓樸中所使用的快速MOSFET開關價格的25%~30%。然而這種結構也有其設計難點,如需要開發新的精密混合信號控制器,確保電源供應,不管負載如何變化,都可以一直以最佳效率運行,且平均電源轉換效率超過80%,無負載功耗低于100 mW。

RDFC-低成本開關電源

如同反激式技術一樣,正激式轉換器在超過100W的AC/DC離線式電源方面仍然是非常受歡迎的結構;由于在適配器鐵氧體芯內不存儲能量,與反激式技術相比,在鐵芯的尺寸上縮小了許多。然而此方法沒有用在較低的電源應用上,這是因為在傳統結構的應用中,需要配有輸出扼流圈和續流二極管(Free Wheel Diode, FWD)才能運作。

諧振非連續正激式不僅具有適配器鐵芯較小的優點,同時也不需要輸出扼流圈和續流二極管,對于6W~60W的市場,此方案更具有商業吸引力。RDFC的簡化電路如圖1所示。 次級側電路中只有一個正向二極管和輸出電容器,加上初級側電感和諧振電容所形成的諧振電路與開關。

圖1 RDFC拓撲的簡化電路圖