中心議題：

• 電子產品的電源需要製造得更薄
• 實現超薄高效電源遇到的困難以及實現方法

解決方案：

• 采用封塑料機殼，減小可聽到的噪音並降低成本
• 開發UCC28060
  ，生產更薄、高效而廉價的電源
• 在UCC28060上使用直接返馳交錯式轉換PFC

dangqianyouyizhonghendadeyali，yaoqiuwomenjiangdianzichanpinzhizaodegengbo。dianshibixuyouyuelaiyuedadepingmu，tongshihaiyaohenbo，cainengfangbiananzhuangdaoqiangbishanghuoanfangdaorenhejiatingzhuangshihuanjingzhong。duiyuduomeitizhongxinjisuanjiheshebeideyaoqiuyeshiyiyang，yixietiaojiatingyule、媒介存貯、視頻點播及智能化起居室的其它設備。所有產品都要實現更薄的體積：電子遊戲機
、筆記本電腦、打印機、掃描儀、複印機、傳真機、無線電及在辦公室或家庭中需要寶貴空間任何設備。“薄”是最大的賣點，有時也會在產品的名稱中予以強調。便攜式設備的體積也在縮小，有超薄小型的交流適配器銷售情況最好。

zaimouzhongchengdushang，keyitongguojichudejixieshejishixiangengbodechanpin。ruguoyiqiedoubaizaiyigepingmianshangerbushiduidieqilai，keyijiangqifangdadezaikuandabianpingdewaikezhong。zhezhongfenggechengwei“比薩餅盒”
，因為它看起來很象2英寸高的正方形比薩餅外賣紙箱。

danyaoshixiangengbodesheji，jiuxuyaosuoyouxuekedeyangegongchengshejile。weilejiangcipanqudongqisuoxiaoyishihejincoudexishangxingdiannao，qudongpandeshuliangbixujianshao

，suoxiaopandekongxi，yongbolipandaitilvpan，jiangdianjizhuangjinpanneierbuzaishiqixiafang。dianziqijianjinliangsuoxiaobinggoujianzaichaobodePC電路板上
，電路板的形狀要與盤的邊角相吻合，而不是安裝在其下方。

所有家庭與辦公室設備中的另一個較厚的組件就是電源。製造較薄的電源也是很困難的
，由於許多所需元件本身就比較厚：特別是電容、電感、變壓器、風扇與散熱片。

製造較小、較jiao薄bo的de電dian源yuan還hai有you其qi它ta一yi些xie較jiao大da的de困kun難nan。電dian源yuan效xiao率lv也ye要yao很hen高gao。為wei了le減jian小xiao可ke聽ting到dao的de噪zao音yin並bing降jiang低di成cheng本ben，取qu消xiao了le風feng扇shan與yu強qiang製zhi空kong氣qi製zhi冷leng，隻zhi用yong有you很hen少shao的de散san熱re能neng力li的de密mi封feng塑su料liao機ji殼ke。根gen據ju能neng效xiao標biao準zhun

，如ru“能源之星”與“80 Plus”，要yao求qiu電dian源yuan在zai全quan負fu載zai還hai是shi部bu分fen負fu載zai下xia都dou有you較jiao高gao的de效xiao率lv。此ci外wai，消xiao費fei電dian子zi領ling域yu的de激ji烈lie競jing爭zheng要yao求qiu價jia格ge不bu斷duan地di降jiang低di，但dan大da型xing電dian視shi與yu高gao性xing能neng的de處chu理li器qi需xu要yao更geng多duo的de功gong耗hao。

在二十世紀六十年代與七十年代
，多數的電源製造商使用50Hz/60Hz電源變壓器與線性調壓器。這些電源的效率很少超過50％。而且，它們還需要電網提供在正弦波峰時非常大的峰值電流。這造成了電力線波形的失真、電網中變壓器過熱
，最重要的是有電磁幹擾(EMI)。

在二十世紀八十年代，PC與工作站進入了辦公室。由於冷卻能力有限，最早的PC使用開關電源和風扇。普通的PC消耗200W的功耗，可方便地插到牆壁插座上。但計算密集型的工作站有較大磁盤驅動器

，可消耗1,200W以上的功耗
，比有高峰值電流開關電源的15A電路可提供的功率大得多
，線性電源就更不適合了。這些工作站是最早采用功率因數校正的。但並不是要滿足EMI或功率因數指標
，而是需要較大的功耗。

一個功率因數校正器(PFC)tongchangzuoweishengyazhuanhuanqi，houjieyigezhengxiangjiangyahuofanchidianyuanjie。ruguozhankongbishezhidedang，youketiaozhankongbideshengyazhuanhuanqi，kechanshengxianxingdianliulaigenzongxianxingdianya。zuizaodePFC IC以固定頻率、持續導通模式(CCM)電(dian)源(yuan)完(wan)成(cheng)升(sheng)壓(ya)功(gong)能(neng)。該(gai)電(dian)源(yuan)使(shi)用(yong)反(fan)饋(kui)來(lai)設(she)置(zhi)與(yu)電(dian)力(li)線(xian)電(dian)壓(ya)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)平(ping)均(jun)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)。這(zhe)些(xie)轉(zhuan)換(huan)器(qi)用(yong)於(yu)較(jiao)大(da)電(dian)感(gan)中(zhong)，降(jiang)低(di)輸(shu)入(ru)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)以(yi)便(bian)於(yu)EMI過濾。

近來的PFC IC使用可變頻率(滯後)升壓階調節輸入電流，該升壓階工作持續導通模式與非持續導通模式的邊界，稱為過渡模式(TM)。過guo渡du模mo式shi電dian源yuan階jie與yu持chi續xu導dao通tong模mo式shi電dian源yuan階jie相xiang比bi有you多duo種zhong優you點dian。在zai相xiang同tong的de功gong率lv時shi
，電dian感gan可ke以yi較jiao小xiao，這zhe樣yang設she備bei就jiu可ke以yi製zhi造zao得de更geng薄bo更geng輕qing，成cheng本ben也ye較jiao低di。而er且qie
，升sheng壓ya整zheng流liu器qi在zai零ling電dian流liu(零電流開關
，即ZCS)時關閉
，所以可使用有較少開關能量損耗的廉價二極管。過渡模式電源階比CCM電源階需要更多的輸入濾波能力
，因為電流紋波較大。但這種缺點由開關二極管降低的成本及輸入電感減小尺寸所抵消了。

過渡模式升壓PFC成功地用於300瓦的大型電源中。在較高的功率時
，功率電感過大而且也不太實際。同樣，輸入EMI濾波器也更為昂貴。

為了生產的更薄、高效而廉價的電源，近來開發了UCC28060，在單一設備中采用兩個交錯式轉換通道TM PFC的集成電路。UCC28060充分發揮了TM的全部優勢，並利用交錯式轉換的優勢來彌補TM的缺點。例如，如圖1A與1B所示
，交錯式轉換降低了輸入紋波電流
，所以可以使用小得多的EMIlvboqi。jiaocuoshizhuanhuanhaijiangdileshuchubowen
，keshiyongjiaoxiaodeshuchudianrong
，bingnengyanchangdianrongshouming。jiaocuoshizhuanhuanhaikejiangyigedadianganfenchenglianggejiaoxiaodediangan，tigaolegonglvjibiebingshixianlechaobodefengzhuang。

如果交錯式轉換電源轉換器以50％的占空比工作，第一相的輸入波紋完全抑製了第二相的輸入波紋，從而產生無開關成分的輸入電流，且不會產生EMI。在占空比偏離50％時
，抑製作用降低，殘餘波紋增大(參見圖2)。然而，波紋抑製多數的優點還是實現了。

圖3A與3B顯示了兩個原型電源。圖3A是一個有正向轉換器進行輸出穩壓的單相CCM PFC及一個EMI濾波器。在此電源中
，電感、大型濾波電容及散熱片體積均較大，位於中央位置，使電源體積略為龐大。圖3B是一個兩相交錯式轉換TM PFC。交錯式轉換電源非常薄
，因為電感體積縮小了，輸出濾波器電容尺寸及布局均為散熱而考慮。如果布局采用同樣的規則
，交錯式轉換TM PFC也可以縮小體積。

另一種實現超薄高效電源的方法是在UCC28060上使用直接返馳交錯式轉換PFC。盡管功率級別並不太高

，直接返馳交錯式轉換PFC隻使用一個電源轉換運行，所以部件數減少了
，而效率提高了。如果厚度真正是最關鍵的因素，也可使用平麵磁體。

在理想情況下，一個600W電源階可以比兩個300W電源階小且便宜。實際上
，兩個300W的交錯式轉換電源階比單個600W電源階小且便宜。更重要的是，較低的電源階較薄更易於實施。典型的功率因數校正器可輕鬆地達到94％至96％的效率。對於600W係統，電源階可散發掉~30W的熱量

，這對於沒有強製風冷及對流有限的機箱是非常重要的。多數的熱量在輸入電橋、電感核心及電源FET中散發掉。通過將600W係統實施為兩個300W交錯式轉換階

，熱量可以分布到兩個電感
、兩個電源FET及(ji)兩(liang)個(ge)升(sheng)壓(ya)二(er)極(ji)管(guan)上(shang)，這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)可(ke)安(an)置(zhi)到(dao)電(dian)源(yuan)的(de)不(bu)同(tong)位(wei)置(zhi)以(yi)分(fen)散(san)熱(re)量(liang)。這(zhe)極(ji)大(da)地(di)簡(jian)化(hua)了(le)設(she)計(ji)散(san)熱(re)片(pian)及(ji)氣(qi)流(liu)通(tong)道(dao)的(de)工(gong)作(zuo)，實(shi)現(xian)了(le)更(geng)薄(bo)更(geng)便(bian)宜(yi)的(de)電(dian)源(yuan)。

圖4顯示了實際交錯式轉換PFC前置調節器的電路圖。盡管部件數多於單階PFC
，元件體積很小、成本較低。為了提高輕負載效率，UCC28060還采用了可編程的相管理控製
，在輕負載時減為單相運行
，並在較低的負載下切換到突發運行。
 

總而言之，TM交jiao錯cuo式shi轉zhuan換huan結jie構gou讓rang新xin一yi代dai電dian源yuan工gong程cheng師shi可ke擺bai脫tuo厚hou度du的de限xian製zhi，讓rang客ke戶hu可ke將jiang電dian視shi掛gua在zai家jia裏li的de牆qiang壁bi上shang。有you相xiang位wei管guan理li功gong能neng的de交jiao錯cuo式shi轉zhuan換huan具ju有you高gao效xiao的de增zeng益yi
，特te別bie是shi在zai輕qing負fu載zai下xia。在zai消xiao費fei者zhe能neng耗hao意yi識shi越yue來lai越yue強qiang的de情qing況kuang下xia

，這zhe種zhong電dian源yuan對dui工gong程cheng師shi更geng有you吸xi引yin力li。

參考資料
若要了解用UCC28060製造較薄的交錯式轉換功率因數校正器的詳細信息，請瀏覽網站：www.ti.com/sc/device/ucc28060.

作者簡介
Bob Neidorff為Texas Instruments的IC設計工程師
，他也研究高性能模擬產品。30多年來
，他設計或管理設計了多種電源與模擬電路。