CN109840005A

CN109840005A - 一种便携式笔记本电脑电源适配器

Info

Publication number: CN109840005A
Application number: CN201711189727.9A
Authority: CN
Inventors: 薛舒文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明公开了一种便携式笔记本电脑电源适配器，包括外部壳体，外部壳体内设置有控制板，控制板包括滤波整流电路、功率级电路、控制电路、驱动电路、辅助电源、电流采样电路、反馈电路和输出级整流电路，220V交流电流进滤波整流电路，滤波整流电路经滤波后输出到功率级电路，之后分别进过电流采样电路采样和输出级整流电路输出19.3V直流电，滤波整流电路和功率级电路分别连接辅助电源，本发明采用电流采样电路，滤波效果好，采用PFM芯片为控制电路芯片，与传统PWM方案相比，电源在全电压甚至更低电压条件下更容易输出高精度的电压，且系统响应速度更快，线性调整率更好。

Description

一种便携式笔记本电脑电源适配器

技术领域

本发明涉及，具体涉及一种便携式笔记本电脑电源适配器。

背景技术

人们对电源适配器的要求越来越高，如高输出功率、高效率、高精度等。因此，如何设计一种精度高、噪声低、纹波小的电源适配器成为研究热点。目前笔记本电源适配器的设计方案主要有以下几种。

1)“单端反激式”(flyback)结构。此方案采用硬开关技术和传统的PWM控制方式，虽然结构简单、成本低。但该方案设计的电源适配器开关噪声和纹波都比较大，精度也不高。

2)“功率因数+反激准谐振”(APFC+QR)两级结构。此方案采用功率因数校正技术和准谐振软开关技术。虽然此种电源适配器比传统的采用硬开关结构的效率高，但该方案设计的电源适配器电路结构比较复杂，且在不同负载时，电路工作在不同状态，尤其在重载时，电路工作在硬开关状态而导致开关损耗大。

3)“功率因数+单端反激+同步整流”(APFC+PWM+SR)三级结构。此方案采用了同步整流技术。虽然此种电源适配器的效率非常高，即使在重载条件下开关损耗也低，但此种结构的电源适配器电路结构较为复杂、成本高、维修难度高。

4)“功率因数+半桥软开关+同步整流”(APFC+LLC+SR)三级结构。此方案采用功率因数校正技术、软开关技术和同步整流技术。目前，该结构的电源适配器效率和功率是最高的，但该方案的LLC电路设计非常复杂，LLC谐振腔电路的调试也比较困难，且输出级有复杂的同步整流电路。因此，该方案不仅结构复杂，生产成本高，而且维修难度很大，一般只适用于特殊的高端场合。

并且目前市场上都所有存在的笔记本电源适配器都有一个共同的特点，就是又笨又大，线又长，携带及其不方便，为了解决以上问题，开发研制了这样一款便携式的笔记本电脑电源适配器。

发明内容

本发明的目的是为解决上述不足，提供一种便携式笔记本电脑电源适配器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种便携式笔记本电脑电源适配器，包括外部壳体，外部壳体内设置有控制板，控制板包括滤波整流电路、功率级电路、控制电路、驱动电路、辅助电源、电流采样电路、反馈电路和输出级整流电路，220V交流电流进滤波整流电路，滤波整流电路经滤波后输出到功率级电路，之后分别进过电流采样电路采样和输出级整流电路输出19.3V直流电，滤波整流电路和功率级电路分别连接辅助电源，功率级电路连接驱动电路，输出级整流电路经反馈电路连接控制电路，辅助电源、驱动电路、电流采样电路和反馈电路分别连接控制电路。

控制电路选用PFM型芯片OB2269作为主控制芯片。

电压反馈电路由U1，TL431，R9，R10，R11，R12，R13和C9组成，R9和R10为限流电阻；R12和R13为分压电阻；R11和C9为TL431的补偿电阻和补偿电容。

输出级整流电路包括肖特基二极管D2、储能电容C2以及由输出滤波电感L1和滤波电容C3组成的LC低通滤波器，D2的右端分别连接L1左端和C2的上端，L1的右端连接C3的上端，C2的下端和C3的下端都接地。

辅助电源采用变压器辅助绕组供电。

肖特基二极管D2采用200V/10A的MBR10200。

电感L1选用10H、线径1.5mm的开气隙电感；电容C9选用470F/50V的极性电容。

本发明具有如下有益的效果：

本发明采用电流采样电路，滤波效果好，采用PFM芯片为控制电路芯片，与传统PWM方案相比，电源在全电压甚至更低电压条件下更容易输出高精度的电压，且系统响应速度更快，线性调整率更好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的功率级电路和输出级整流电路；

图3为本发明的启动电路和辅助电源电路；

图4为本发明的电流采样电路；

图5为本发明的电压反馈电路；

图6为本发明的OB2269的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，一种便携式笔记本电脑电源适配器，包括外部壳体，外部壳体内设置有控制板，控制板包括滤波整流电路、功率级电路、控制电路、驱动电路、辅助电源、电流采样电路、反馈电路和输出级整流电路，220V交流电流进滤波整流电路，滤波整流电路经滤波后输出到功率级电路，之后分别进过电流采样电路采样和输出级整流电路输出19.3V直流电，滤波整流电路和功率级电路分别连接辅助电源，功率级电路连接驱动电路，输出级整流电路经反馈电路连接控制电路，辅助电源、驱动电路、电流采样电路和反馈电路分别连接控制电路。

控制电路选用PFM型芯片OB2269作为主控制芯片。

辅助电源采用变压器辅助绕组供电。

肖特基二极管D2采用200V/10A的MBR10200。

工作原理：输入交流220V，经过输入级EMC滤波整流电路后，得到310V直流；然后经过功率级电路、输出级整流电路得到19.3V直流；电流采样电路采样开关管峰值电流，反馈电路采样输出电压值，电流采样信号和反馈电路的电压信号分别输入到控制芯片的两个不同的反馈引脚，控制芯片检测反馈引脚上电压值得不同频率的PFM驱动波形。

如图2所示，反激变压器T1起隔离、储存和传递能量的作用。当开关管Q1导通时，反激变压器T1的原边绕组Np储存能量；当开管关断时，原边绕组Np向副边Ns释放能量。R1，C1和D1组成RCD吸收回路。由于反激式拓朴结构的电路在工作时有储能过程，因此反激变压器T1必须使用开气隙的磁芯。如果气隙过大，则反激变压器T1的漏感较大，开关管关断时漏极承受的尖峰电压很高，开关管容易击穿；如果反激变压器气隙过小，则磁芯容易饱和，变压器容易工作在非线性区，易造成开关管Q1发热严重甚至过热损坏。综合考虑，反激变压器T1使用开气隙为0.3mm的PQ3220型磁芯。

输出级电路采用传统的输出整流电路结构，其包括肖特基二极管D2、储能电容C2以及由输出滤波电感L1和滤波电容C3组成的LC低通滤波器。C2，C3和L1能有效滤除输出电压的开关噪声。该结构的输出级电路成本低、可靠性高。

如图3所示，开机时，启动电路工作，Q2输出11.3V的启动电压。此时，辅助电源也开始工作。辅助电源工作时，晶体管Q2由于发射极电压Ve高于基极电压Vb，所以Q2处于截止状态，启动电路停止工作。HV为整流后310V直流电压，VCC为控制芯片的供电电压，晶体管Q2采用耐压值450V、最大电流500mA的CMPTA44TR，Na为反激变压器T1的辅助绕组，D6为15V的稳压二极管，Q3能输出14.3V的工作电压。

如图4所示，采用两级LC滤波。其作用是滤除采样电阻R6上采样电压的尖峰。IC_P6为芯片的第6个引脚；R6为0.03Ω采样电阻；R7为磁珠，其作用是进一步滤掉采样电压上的高频尖峰。

如图5所示，电压反馈电路并联在输出级的滤波电感L1的两端。电压反馈电路由U1，TL431，R9，R10，R11，R12，R13和C9组成。R9和R10为限流电阻；R12和R13为分压电阻；R11和C9为TL431的补偿电阻和补偿电容，调整R11和C9的值会影响输出电压的精度；IC_P2为控制芯片的第2个引脚即电压反馈引脚，反馈在该引脚上电压值的变化会影响控制芯片输出PFM波形的频率。

本适配器的外部直径约15公分，厚度为3公分，底座为平的款式，电源插座为开启式，电源线为抽拉式，不用时可缩入，解决了携带等问题，为了对不同的笔记本使用，接头采用转接接头满足各种型号的笔记本电脑使用。

如图6所示，控制电路选用PFM型芯片OB2269，主要特点如下：

1)低待机功耗。芯片OB2269是通过特别的低功率间歇工作模式来设计，不仅可以让整个系统在空载状态下轻易达到国际能源机构最新的推荐标准，而且允许系统在较轻负载(1/30满载以下)的情况下同样具有超低耗的性能。

2)无噪声工作。基于芯片OB2269的电源在空载、轻载和满载的情况下都不会产生音频噪声。优化的系统设计可以使系统在任何工作状态下都能安静的工作。

3)更低启动电流。芯片OB2269VIN/VDD启动电流低至4A。这可有效减小系统启动电流的损耗，缩短系统的启动时间。

4)更低工作电流。OB2269的工作电流约为2.3mA。这可有效降低系统损耗，提高系统效率。

5)内置频率消抖电路。这可有效抑制电路振荡。

Claims

1.一种便携式笔记本电脑电源适配器，包括外部壳体，外部壳体内设置有控制板，其特征在于：控制板包括滤波整流电路、功率级电路、控制电路、驱动电路、辅助电源、电流采样电路、反馈电路和输出级整流电路，220V交流电流进滤波整流电路，滤波整流电路经滤波后输出到功率级电路，之后分别进过电流采样电路采样和输出级整流电路输出19.3V直流电，滤波整流电路和功率级电路分别连接辅助电源，功率级电路连接驱动电路，输出级整流电路经反馈电路连接控制电路，辅助电源、驱动电路、电流采样电路和反馈电路分别连接控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种便携式笔记本电脑电源适配器，其特征在于：所述的控制电路选用PFM型芯片OB2269作为主控制芯片。

3.根据权利要求1所述的一种便携式笔记本电脑电源适配器，其特征在于：所述的电压反馈电路由U1，TL431，R9，R10，R11，R12，R13和C9组成，R9和R10为限流电阻；R12和R13为分压电阻；R11和C9为TL431的补偿电阻和补偿电容。

4.根据权利要求1所述的一种便携式笔记本电脑电源适配器，其特征在于：所述的输出级整流电路包括肖特基二极管D2、储能电容C2以及由输出滤波电感L1和滤波电容C3组成的LC低通滤波器，D2的右端分别连接L1左端和C2的上端，L1的右端连接C3的上端，C2的下端和C3的下端都接地。

5.根据权利要求1所述的一种便携式笔记本电脑电源适配器，其特征在于：所述的辅助电源采用变压器辅助绕组供电。

6.根据权利要求4所述的一种便携式笔记本电脑电源适配器，其特征在于：所述的肖特基二极管D2采用200V/10A的MBR10200。

7.根据权利要求4所述的一种便携式笔记本电脑电源适配器，其特征在于：所述的电感L1选用10H、线径1.5mm的开气隙电感；电容C9选用470F/50V的极性电容。