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10 W恒壓/恒流USB充電器

在眾多PI產(chǎn)品中，InnoSwitch-CH系列我最喜愛，它是集成了MOSFET、同步整流和反饋功能的離線式反激CV/CC開關(guān)IC，今天介紹它的一款應(yīng)用方案給大家。

p1

p2

保險絲F1為初級側(cè)元件提供嚴(yán)重故障保護(hù)。有必要使用一個浪涌限制熱敏電阻(RT1)，因為整流二極管(D1-D4)的浪涌電流額定值較低，并且大容量電容C2和C4的值相對較高且具低阻抗。D1-D4選用了小尺寸的二極管，因為空間受限，特別是PCB到殼體的高度較小。電容C2和C4對整流AC輸入提供濾波，與L1和L2一起形成π型濾波器，對差模EMI進(jìn)行衰減。低值Y電容(C8)可降低共模EMI。

IC具有自啟動功能，當(dāng)首次AC上電時，它使用內(nèi)部高壓電流源對BPP引腳電容(C6)進(jìn)行充電。在正常工作期間，初級側(cè)控制從變壓器的輔助繞組獲得供電。其輸出采用反激式繞組，通過電流限制電阻R4進(jìn)行整流和濾波（D2和C5）并饋入BPP引腳。輸出穩(wěn)壓通過采用ON/OFF控制來實(shí)現(xiàn)，使能開關(guān)周期的數(shù)量根據(jù)輸出負(fù)載進(jìn)行調(diào)整。在重負(fù)載下，大部分開關(guān)周期都被使能；在輕載或空載下，大部分周期都被禁止或跳過。一旦周期使能后，功率MOSFET將保持導(dǎo)通，直到初級電流逐漸增大到特定工作狀態(tài)的器件限流點(diǎn)。該IC設(shè)定了四種工作狀態(tài)（限流點(diǎn)），以使初級電流開關(guān)模式的頻率分量保持在音頻范圍之外，直到輕載時，變壓器磁通密度以及因此產(chǎn)生的音頻噪聲都處于極低水平。

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謝厚林
LV.12
2
2016-02-02 17:27
同步整流好！
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qunokker
LV.4
3
2016-02-02 20:23
變壓器初級的一端連接到整流DC總線，另一端連接到InnoSwitch-CH IC (U1)內(nèi)集成的650 V功率MOSFET
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qunokker
LV.4
4
2016-02-02 20:24
@qunokker
變壓器初級的一端連接到整流DC總線，另一端連接到InnoSwitch-CHIC(U1)內(nèi)集成的650V功率MOSFET
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏極電壓（受變壓器和輸出走線電感影響而產(chǎn)生）
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qunokker
LV.4
5
2016-02-02 20:28
@qunokker
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏極電壓（受變壓器和輸出走線電感影響而產(chǎn)生）
InnoSwitch-CH的次級側(cè)提供輸出電壓、輸出電流檢測并驅(qū)動提供同步整流的MOSFET。
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qunokker
LV.4
6
2016-02-02 20:31
@謝厚林
同步整流好！
變壓器的次級由Q1整流，由C10濾波。
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qunokker
LV.4
7
2016-02-02 20:33
@qunokker
InnoSwitch-CH的次級側(cè)提供輸出電壓、輸出電流檢測并驅(qū)動提供同步整流的MOSFET。
開關(guān)瞬態(tài)期間的高頻率振鈴?fù)ㄟ^緩沖器元件R7和C9降低，而開關(guān)瞬態(tài)期間會產(chǎn)生Q1高壓和輻射EMI。
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peingdd
LV.4
8
2016-02-02 22:40
@qunokker
變壓器的次級由Q1整流，由C10濾波。
為降低耗散，同步整流(SR)由Q1提供。
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peingdd
LV.4
9
2016-02-02 22:40
@qunokker
變壓器初級的一端連接到整流DC總線，另一端連接到InnoSwitch-CHIC(U1)內(nèi)集成的650V功率MOSFET
Q1的柵極根據(jù)通過R5和IC的FWD檢測到的繞組電壓進(jìn)行導(dǎo)通。
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ytrte345
LV.2
10
2016-02-03 10:06
@qunokker
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏極電壓（受變壓器和輸出走線電感影響而產(chǎn)生）
在連續(xù)導(dǎo)通模式下，功率MOSFET就在次級側(cè)下達(dá)初級側(cè)請求的新開關(guān)周期指令之前關(guān)斷。
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ytrte345
LV.2
11
2016-02-03 10:09
@qunokker
開關(guān)瞬態(tài)期間的高頻率振鈴?fù)ㄟ^緩沖器元件R7和C9降低，而開關(guān)瞬態(tài)期間會產(chǎn)生Q1高壓和輻射EMI。
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關(guān)斷。
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ytrte345
LV.2
12
2016-02-03 10:13
@ytrte345
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關(guān)斷。
對初級側(cè)MOSFET的次級側(cè)控制可確保它永不會與同步整流MOSFET同時導(dǎo)通。
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qunokker
LV.4
13
2016-02-03 14:13
@ytrte345
對初級側(cè)MOSFET的次級側(cè)控制可確保它永不會與同步整流MOSFET同時導(dǎo)通。
IC的次級側(cè)從次級繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
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qunokker
LV.4
14
2016-02-03 14:16
@qunokker
IC的次級側(cè)從次級繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
在恒壓(CV)工作期間，輸出電壓為器件供電，饋入VO引腳。
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qunokker
LV.4
15
2016-02-03 14:17
@qunokker
在恒壓(CV)工作期間，輸出電壓為器件供電，饋入VO引腳。
在恒流(CC)工作期間，當(dāng)輸出電壓降低時，器件將直接從次級繞組自行供電。
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peingdd
LV.4
16
2016-02-03 19:50
@qunokker
在恒流(CC)工作期間，當(dāng)輸出電壓降低時，器件將直接從次級繞組自行供電。
在初級側(cè)MOSFET導(dǎo)通期間，出現(xiàn)于次級繞組的正向電壓用于通過R5和內(nèi)部穩(wěn)壓器對去耦電容C7充電。
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peingdd
LV.4
17
2016-02-03 19:52
@peingdd
Q1的柵極根據(jù)通過R5和IC的FWD檢測到的繞組電壓進(jìn)行導(dǎo)通。
當(dāng)檢測到的輸出電壓低于3 V時，電源進(jìn)入自動重啟動，這種保護(hù)機(jī)制相當(dāng)有用～
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peingdd
LV.4
18
2016-02-03 19:54
@ytrte345
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關(guān)斷。
從圖中可以看出，輸出電流通過一個35 mV的閾值在IS與GND引腳之間進(jìn)行內(nèi)部檢測，用以降低損耗。一旦超過內(nèi)部電流檢測閾值，器件將調(diào)節(jié)使能的開關(guān)周期數(shù)以維持固定的輸出電流。
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ytrte345
LV.2
19
2016-02-04 10:58
@ytrte345
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關(guān)斷。
當(dāng)VCT低于恒流閾值時，器件在恒壓模式下工作。
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ytrte345
LV.2
20
2016-02-04 10:59
@peingdd
在初級側(cè)MOSFET導(dǎo)通期間，出現(xiàn)于次級繞組的正向電壓用于通過R5和內(nèi)部穩(wěn)壓器對去耦電容C7充電。
輸出電壓通過電阻分壓器R8和R9的工作情況進(jìn)行檢測 — 當(dāng)處于穩(wěn)壓輸出電壓時，F(xiàn)B引腳的參考電壓為1.265 V。
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ytrte345
LV.2
21
2016-02-04 11:03
InnoSwitch-CH是業(yè)界首款具備隔離式、高安全等級的集成反饋功能的AC/DC IC
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peingdd
LV.4
22
2016-02-04 11:19
@謝厚林
同步整流好！
謝老師說的對，內(nèi)置的同步整流，可提高效率
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peingdd
LV.4
23
2016-02-04 11:21
@peingdd
謝老師說的對，內(nèi)置的同步整流，可提高效率
另外，InnoSwitch?-CH系列IC將初級、次級和反饋電路同時集成到一個表面貼裝離線式反激開關(guān)IC中，集成度大大提高
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peingdd
LV.4
24
2016-02-04 11:22
@qunokker
在恒壓(CV)工作期間，輸出電壓為器件供電，饋入VO引腳。
能夠?qū)Υ渭墏?cè)同步整流MOSFET進(jìn)行精確控制以及對初級側(cè)開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化，從而在整個負(fù)載范圍內(nèi)維持高效率。
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qunokker
LV.4
25
2016-02-04 13:56
@ytrte345
當(dāng)VCT低于恒流閾值時，器件在恒壓模式下工作。
InnoSwitch-CH反饋設(shè)計采用專有的FluxLink耦合方案，它使用封裝引線框和焊接引線來提供一種可靠且低成本的直接檢測次級側(cè)輸出電壓和輸出電流的方式，向初級IC傳遞信息。
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qunokker
LV.4
26
2016-02-04 13:58
@ytrte345
輸出電壓通過電阻分壓器R8和R9的工作情況進(jìn)行檢測—當(dāng)處于穩(wěn)壓輸出電壓時，F(xiàn)B引腳的參考電壓為1.265V。
初級控制器包括了一個振蕩器、一個磁耦合至次級控制器的接收器電路、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、位于初級旁路引腳的5.95 V穩(wěn)壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護(hù)、前沿消隱電路及一個650 V的功率MOSFET管。
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qunokker
LV.4
27
2016-02-04 14:05
@qunokker
初級控制器包括了一個振蕩器、一個磁耦合至次級控制器的接收器電路、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、位于初級旁路引腳的5.95V穩(wěn)壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護(hù)、前沿消隱電路及一個650V的功率MOSFET管。
InnoSwitch-CH次級控制器包括磁耦合至初級接收器的發(fā)射器電路、恒壓(CV)及恒流控制電路、位于次級旁路引腳的4.45 V穩(wěn)壓器、同步整流管MOSFET驅(qū)動器、頻率抖動振蕩器以及多項集成的保護(hù)功能。
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ytrte345
LV.2
28
2016-02-04 16:04
@qunokker
IC的次級側(cè)從次級繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
通過設(shè)置前沿消隱時間，可以防止由電容及次級整流管反向恢復(fù)時間產(chǎn)生的電流尖峰所引起開關(guān)脈沖的提前誤關(guān)斷。
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ytrte345
LV.2
29
2016-02-04 16:08
@qunokker
初級控制器包括了一個振蕩器、一個磁耦合至次級控制器的接收器電路、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、位于初級旁路引腳的5.95V穩(wěn)壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護(hù)、前沿消隱電路及一個650V的功率MOSFET管。
各開關(guān)周期在初級功率MOSFET的漏極電流達(dá)到器件的電流限流值時終止。
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peingdd
LV.4
30
2016-02-04 16:10
@peingdd
在初級側(cè)MOSFET導(dǎo)通期間，出現(xiàn)于次級繞組的正向電壓用于通過R5和內(nèi)部穩(wěn)壓器對去耦電容C7充電。
如果在自動重啟動導(dǎo)通時間期間沒有收到反饋信號，初級側(cè)將進(jìn)入自動重啟動模式并重復(fù)此操作。
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peingdd
LV.4
31
2016-02-04 16:23
@ytrte345
通過設(shè)置前沿消隱時間，可以防止由電容及次級整流管反向恢復(fù)時間產(chǎn)生的電流尖峰所引起開關(guān)脈沖的提前誤關(guān)斷。
當(dāng)初級側(cè)停止開關(guān)或在次級側(cè)擁有控制權(quán)的正常工作情況下未對次級側(cè)的周期請求作出響應(yīng)時，將模擬握手協(xié)議確保次級側(cè)能夠在初級側(cè)開始再次開關(guān)時接管控制權(quán)。
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