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(多图) 六级能效SOP7内置MOS的5V1.5A充电器方案

王旷?? 芯朋微电子?? 2014年11月27日 ?? 收藏0
1.引言

随着充电器六级能效标准的实施临近,其方案需求日益迫切,很多充电器工程师反映QR架构方案虽然效率余量更大,但对比PSR方案的元件更多,调试生产更复杂。故芯朋微电子在提供QR架构PN836X产品方案之外,基于PN8358开发了一款更高性价比的六级能效7.5W充电器方案,比QR架构更简洁更经济,提供给国内成本压力大的充电器厂商一个六级能效新选择。

基于PN8358的 5V 1.5A六级能效PSR电源解决方案,典型应用为智能手机、平板电脑的5V1.5A充电器,机顶盒、DVD的7.5W适配器。与芯朋经典产品PN8355、PN8356、PN8359、PN8360属于同一控制平台,该系列产品可提供5~15W完整的充电器5级/6级解决方案。

PN8358有如下特点:

● 待机功耗小于75mW:内置专利高压启动模块,节省高压启动电阻,

● 效率满足DOE Level 6:智能多重工作模式显著提高平均效率,

● CV、CC精度5%以内:内置输入电压、DC输出线补偿,任何工况下均可满足

● 体积紧凑:集成4.5ohm 650V 智能功率MOS,PSR省光耦/TL431,SOP7封装

● 保护功能丰富:含过温保护、VDD欠过压保护、FB开短路保护、CS开短路保护,电压和温升de-rating裕量充足,提高系统可靠性

2.系统设计要点

系统的典型应用如图1所示,设计要点罗列如下:

图1 PN8358 系统典型应用
图1 PN8358 系统典型应用

2.1 变压器饱和设计

六级能效SOP7内置MOS的5V1.5A充电器方案

其中Lp为变压器原边电感感量、Np为变压器原边圈数、Ae为变压器窗口面积、CS脚内部基准电压为0.5V,Bmax建议控制在0.32T以内。

2.2 变压器匝比n约束设计

PN8358采用带前馈补偿的开环恒流法:去磁占空比近似为0.5。理论上,恒流可由下式表达:

六级能效SOP7内置MOS的5V1.5A充电器方案

工程设计时,需考虑变压器耦合因子及采样误差的影响,在(2)式中需加入修正因子。由其恒流原理可知,系统设计必须满足下式约束:

六级能效SOP7内置MOS的5V1.5A充电器方案

其中Vr为输出电压到变压器原边的折射电压、VF为输出二极管正向压降、Vdc,min为输入电容电压最小值。若(3)式不满足,输出CC、CV精度下降。

2.3 芯片供电回路设计

PN8358通过脉冲采样变压器供电绕组信号,闭环控制调节输出电压:

六级能效SOP7内置MOS的5V1.5A充电器方案

芯片FB脚内部电压基准为2V,k为上下偏取样电阻的比例,n1为变压器供电绕组与次级绕组的匝比,其耦合情况影响CV精度及系统抗干扰能力。变压器结构选择及n1设计的准则是确保在空载不触发VDD UVLO、满载不触发VDD OVP。

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充电器? 六级能效? SOP7? 内置MOS?

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