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

當dang前qian有you一yi種zhong很hen大da的de壓ya力li，要yao求qiu我wo們men將jiang電dian子zi產chan品pin製zhi造zao得de更geng薄bo。電dian視shi必bi須xu有you越yue來lai越yue大da的de屏ping幕mu
，同tong時shi還hai要yao很hen薄bo，才cai能neng方fang便bian安an裝zhuang到dao牆qiang壁bi上shang或huo安an放fang到dao任ren何he家jia庭ting裝zhuang飾shi環huan境jing中zhong。對dui於yu多duo媒mei體ti中zhong心xin計ji算suan機ji和he設she備bei的de要yao求qiu也ye是shi一yi樣yang，以yi協xie調tiao家jia庭ting娛yu樂le、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。

在zai某mou種zhong程cheng度du上shang
，可ke以yi通tong過guo基ji礎chu的de機ji械xie設she計ji實shi現xian更geng薄bo的de產chan品pin。如ru果guo一yi切qie都dou擺bai在zai一yi個ge平ping麵mian上shang而er不bu是shi堆dui疊die起qi來lai，可ke以yi將jiang其qi放fang大da的de在zai寬kuan大da扁bian平ping的de外wai殼ke中zhong。這zhe種zhong風feng格ge稱cheng為wei“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、jiaobodedianyuanhaiyouqitayixiejiaodadekunnan。dianyuanxiaolvyeyaohengao。weilejianxiaoketingdaodezaoyinbingjiangdichengben
，quxiaolefengshanyuqiangzhikongqizhileng，zhiyongyouhenshaodesanrenenglidemifengsuliaojike。genjunengxiaobiaozhun

，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)dianyuanwanchengshengyagongneng。gaidianyuanshiyongfankuilaishezhiyudianlixiandianyachengzhengbidepingjunshurudianliu。zhexiezhuanhuanqiyongyujiaodadianganzhong，jiangdishuruwenbodianliuyibianyuEMI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FETjilianggeshengyaerjiguanshang，zhexieyuanjiankeanzhidaodianyuandebutongweizhiyifensanreliang。zhejidadijianhualeshejisanrepianjiqiliutongdaodegongzuo，shixianlegengbogengbianyidedianyuan。

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。