【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

时间： 2023-07-11 来源：世强

技术问答

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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