【应用】高性能开关电源芯片KP201LGA大大降低智能中控面板开关频率和系统功耗，避免二极管发热问题
笔者设计的一款智能中控面板，代替家庭传统的按键开关，不仅可以实现常规的灯光控制，同时可以作为家庭智能产品的中控系统，可以通过触摸按键、语音以及手机对家庭的灯光和家电进行控制。该面板安装在房间墙壁86盒上，由市电220V交流供电，该产品由电源板、控制板板、TFT显示屏、通信模块及传感器组成，系统供电要求为12V/1.5A。该产品的开关电源方案采用必易微的KP201LGA开关电源芯片和东科半导体DK5V100R20S同步整流芯片组合方案。
KP201LGA是一款高性能PWM控制器，可以提供高精度恒压和恒流输出性能，在85-265VAC输入情况下，最大输出功率可以达到65W，非常适合各种智能显示面板的应用。
KP201LGA在芯片开始工作之前仅消耗典型值为2μA的启动电流，启动完成后，当芯片进入打嗝模式后，芯片工作电流将继续降低，待机功耗低于75mW。
采用东科半导体DK5V100R20S同步整流芯片替代传统的二极管整流电路，满足产品低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，实现DC／DC变换器效率的提高。
该面板开关电源部分原理如下：
其中U1为必易微的KP201LGA芯片，本设计采用3绕组变压器，采用专门的绕组给KP201LGA供电及采集反馈电压。
图中R2，R3，R5，C2，D5组成RCD吸收电路，用来吸收变压器漏感的能量。
其中D1为东科半导体DK5V100R20S同步整流芯片，R1，R4，C1为同步整流芯片的吸收电路，无需外接电源。
原理图
PCB实物图
芯片丝印01L312，丝印标记定义如下
调试经验
考虑到吸收电路中存在瞬间高电压，建议吸收电路中的电阻采用0805或以上封装，同时次级输出端的滤波电容，推荐采用固态电容，可以达到更低的纹波效果。
当PCBA设计完成后，我们可以通过示波器测试对应电路的波形，分析电路是否工作正常。
KP201LGA pin5脚 VDD电压波形
变压器次级电压波形
KP201LGA pin6脚 GATE输出电压波形
KP201LGA优势及特点
1、待机功率小于75mW：当芯片进入打嗝模式后，芯片工作电流将继续降低，待机功耗低于75mW。
2、无需辅助绕组的消磁检测：KP201LGA利用检测流经外部高压MOSFET漏极和门极间寄生的米勒电容Crss的放电电流实现副边电感电流消磁点的检测。
3、平滑的频率调制：在轻载状态下，KP201LGA采用了一种专利的“平滑的频率调制”技术调节开关频率。相比于其它频率调制技术，此技术可以平滑的调节开关频率而无异声产生。
4、打嗝模式：当负载非常小时，系统便进入到打嗝模式工作。通过打嗝模式工作，降低了开关频率和待机状态下的系统功耗。
方案优势
KP201LGA开关电源芯片和东科半导体DK5V100R20S同步整流芯片方案，采用同步整流，比传统的二极管整流，效率会有提升，并且避免了负载大时二极管部分的发热问题。
采用必易微的KP201LGA开关电源芯片和东科半导体DK5V100R20S同步整流芯片方案，用于20W的智能中控面板，可以很好的满足系统供电需要，同时也可以使用到各种电源适配器产品中。
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东科半导体SR同步整流芯片选型表
东科半导体SR同步整流芯片：Topo-logy：PSR/SSR；工作电压：5/5.1/5.5/7.6V；操作模式：DCM/QR/CCM
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产品型号
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品类
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BV（V）
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RDS(on)(mΩ)
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Topo-logy
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VDD Operation Voltage（V）
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Output Power（V，A）
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Operating Mode
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Package
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DK5V45R05VL
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SR同步整流芯片
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45V
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5mΩ
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PSR/SSR
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5.1V
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5V,5A
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DCM/QR/CCM
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TO-252
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选型表 - 东科半导体 立即选型
DK5V60R25H 高性能双引脚同步整流芯片
描述- DK5V60R25H是一款高性能双引脚同步整流芯片，具有超低导通电压、超低温升等特点，适用于USB充电器、适配器和LED驱动等领域。该芯片集成60V功率NMOS管，可大幅降低二极管导通损耗，提高整机效率。
型号- DK5V60R25H,H 系列
DK5V120R15VL 高性能同步整流芯片
描述- DK5V120R15VL是一款高效同步整流芯片，具有超低VF、超低温升等特点，集成120V 15mΩ功率NMOS管，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片支持CCM、DCM&QR模式，具备自供电技术和智能检测系统，对EMC有改善，符合ROHS要求。
型号- DK5V120R15VL,VL 系列
DK5V60R25S 高性能双引脚同步整流芯片
描述- DK5V60R25S是一款高性能双引脚同步整流芯片，具有简单高效的特点，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片集成60V功率NMOS管，可降低导通损耗，提高整机效率，并可替代市场上的肖特基整流二极管。
型号- DK5V60R25S,S 系列
DK5V85R25HP 高性能同步整流芯片
描述- DK5V85R25HP是一款高性能同步整流芯片，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片具有超低VF、超低温升等特点，集成85V功率NMOS管，可降低二极管导通损耗，提高整机效率。芯片支持CCM、DCM&QR模式，具备自供电技术和智能检测系统。
型号- DK5V85R25HP,HP 系列
DK5V45R20P 高性能同步整流芯片
描述- DK5V45R20P是一款高性能同步整流芯片，适用于USB充电器和LED驱动等应用。该芯片集成45V功率NMOS管，具有超低VF、超低温升等特点，可直接替代市场上的肖特基整流二极管。
型号- DK5V45R20P
DK5V120R25ST1 高性能同步整流芯片
描述- DK5V120R25ST1是一款高性能同步整流芯片，具有简单高效的特性，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片集成120V功率NMOS管，可降低二极管导通损耗，提高整机效率，并可直接替换市场上的肖特基整流二极管。
型号- ST1,ST1 系列,DK5V120R25ST1
DK5V60R10V 高性能双引脚同步整流芯片
描述- DK5V60R10V是一款高效的双引脚同步整流芯片，具有超低导通电压、超低温升等特点，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片集成60V功率NMOS管，可降低二极管导通损耗，提高整机效率。
型号- V 系列,DK5V60R10V
DK5V120R15VT1 高性能同步整流芯片
描述- DK5V120R15VT1是一款高效同步整流芯片，具有超低导通电压、集成120V 15mΩ功率NMOS等特点，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片采用TO-220F封装，具备智能检测系统和自供电技术，无需外部供电。
型号- VT1,DK5V120R15VT1,VT1 系列
DK5V85R15SL高性能同步整流芯片
描述- DK5V85R15SL是一款高性能同步整流芯片，具有简单高效的特性。该芯片内部集成85V功率NMOS管，可降低二极管导通损耗，提高整机效率。它适用于反激PSR、SSR应用，具备超低VF、超低温升等特点，可直接替换市场上的肖特基整流二极管。
型号- DK5V85R15SL
DK5V60R05ST1高性能双引脚同步整流芯片
描述- DK5V60R05ST1是一款高性能的双引脚同步整流芯片，具有超低导通电压、超低温升等特点，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片集成60V功率NMOS管，可大幅降低二极管导通损耗，提高整机效率，且可直接替换市场上的肖特基整流二极管。
型号- DK5V60R05ST1
DK5V100R20ST1 高性能同步整流芯片
描述- DK5V100R20ST1是一款高性能同步整流芯片，具有超低VF、超低温升等特点，适用于反激PSR、SSR应用。该芯片集成100V功率NMOS管，可大幅降低二极管导通损耗，提高整机效率，且可直接替换市场上的肖特基整流二极管。
型号- ST1,ST1 系列,DK5V100R20ST1
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提供稳态、瞬态、热传导、对流散热、热辐射、热接触、和液冷等热仿真分析，通过FloTHERM软件帮助工程师在产品设计初期创建虚拟模型，对多种系统设计方案进行评估，识别潜在散热风险。
实验室地址： 深圳 提交需求>
使用FloTHERM和Smart CFD软件，提供前期热仿真模拟、结构设计调整建议、中期样品测试和后期生产供应的一站式服务，热仿真技术团队专业指导。
实验室地址： 深圳 提交需求>
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授权代理品牌：分立元件
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