【应用】使用InnoSwitch-CH反激式开关IC设计的10 W恒流/恒压USB充电器，充电效率高达85%以上

时间： 2019-01-26 来源：Power Integrations

技术问答

InnoSwitch-CH系列PI公司推出的业界首款具有隔离和安全等级集成反馈的AC/DC系列IC，本应用方案是基于该系列INN2023K器件设计。支持85~265VAC通用输入，10W输出功率的USB恒压/横流充电器，空载输入功率为10mW，频率为50~64Hz，输出电压为4.75~5.25V，瞬态输出电压为4.2~5.5V，纹波输出电压为150mV，输出电流为2~2.5A，自启电压为2~3.5V。该设计主要用于手机或类似设备的10W恒压/恒流（CV / CC）通用输入电源充电器应用，如图1所示。

图1，10W恒压/恒流通用输入电源充电器电路板

如图2所示，该电路基于InnoSwitch-CH系列的INN2023K反激式开关IC设计，主要包含输入EMI滤波， InnoSwitch-CH IC初级电路和InnoSwitch-CH IC次级电路这几部分电路。

图2，10W恒压/恒流通用输入电源充电器原理图

1.输入EMI滤波

保险丝F1可防止初级侧的电路组件发生灾难性故障。由于整流二极管（D1-D4）的浪涌电流额定值较低，而且大容量电容器C2和C4的阻抗较低，因此需要一个浪涌限制热敏电阻（RT1）。同时，由于空间有限，特别是从PCB到外壳的高度，选择了体积小的二极管用于D1-D4。此外，电容器C2和C4提供经整流的AC输入的滤波，并与L1和L2一起形成π（pi）滤波器以衰减差模EMI，并且低容值Y电容（C8）可用来降低共模EMI。

2. InnoSwitch-CH IC初级电路

变压器初级侧连接到整流的直流总线，另一侧连接到InnoSwitch-CH IC（U1）内部的集成650 V功率MOSFET。同时，由D1，R1，R14和C1组成的低成本RCD钳位会受到变压器和输出走线电感的影响，从而限制峰值漏极电压。此外，由于该IC是自启动的，因此当首次施加AC时，会使用内部高压电流源为BPP引脚电容（C6）充电。在正常操作期间，初级侧块由变压器上的辅助绕组供电，而且其输出配置为反激绕组，经过整流和滤波（D2和C5）并通过限流电阻R4馈入BPP引脚。

使用开/关控制实现输出调节，根据输出负载调整启用的开关周期数。在高负载时，大多数开关周期被启用，而在轻载或空载时，大多数周期被禁用或跳过。一旦一个周期被使能，MOSFET将保持接通，直到初级电流上升到该器件在特定工作状态时的限流值。此外，它可以配置四种操作状态（电流限制），使得初级电流开关模式的频率成分保持在可听频率范围之外，直到在低负载情况下，其中变压器磁通密度和可听噪声仍处于非常低的水平。

3. InnoSwitch-CH IC次级电路

InnoSwitch-CH的次级侧提供输出电压，输出电流检测，并且为MOSFET提供驱动的同时，进行同步整流。变压器的次级侧通过Q3进行整流，并通过C10滤波。此外，在开关瞬态期间，可以通过缓冲器组件R7和C9减少高频振铃，以减小在Q1上产生高电压并辐射EMI。为了减少耗散，Q1还提供同步整流（SR），Q1的栅极通过R5和IC的FWD引脚检测的绕组电压来导通。在连续导通工作模式下，在次级侧指示从初级侧开始新的开关周期之前，MOSFET关闭。在非连续工作模式下，当MOSFET两端的压降低于阈值时，MOSFET关断。对于该IC初级侧功率MOSFET的次级侧控制理念，可以确保它不会与同步整流MOSFET同时工作，而且MOSFET驱动信号会在SR / P引脚上输出。

IC的次级侧由次级绕组正向电压或输出电压自供电。在CV操作期间，输出电压为器件供电，并馈入VO引脚，而在CC操作期间，当输出电压下降时，器件将直接从次级绕组供电。在初级侧MOSFET的导通时间期间，在次级绕组上出现的正向电压可以用于通过R5和内部调节器完成对C7的充电。当检测到的输出电压低于3 V时，设备将进入自动重启。

输出电流是在IS和GND引脚之间进行内部检测，阈值设定为35 mV，这样可以最大限度地降低损耗。一旦超过内部电流检测阈值，器件就会调整启用的开关周期数，以保持固定的输出电流。同时，若低于CC阈值，则器件以恒定电压模式工作。当处于调节输出电压时，输出电压通过电阻分压器R8和R9在FB引脚上以1.265 V的参考电压工作。

变压器规格

变压器绕组方式如图3，其中2 x #34AWG是2股径规格为34AWG的线；5T是绕5圈，其他依此类推即可。

图3，10W恒压/恒流通用输入电源充电器原理图的变压器示意图

当引脚3，4相连，其他所有绕组开路，测量频率为100kHz和0.4 VRMS时，测得初级电感为546μH；当引脚3，4连接，其他所有绕组开路时，测得谐振频率最小为1200KHz；当引脚3，4连接，引脚5，6短路，测量频率为100 kHz和0.4 VRMS时，测得初级漏电感最大为25uH。

在室内环境温度下，输入电压和效率的关系如图4所示。

图4，输入电压和效率关系图

在85/115/230/265 VAC四种输入电压下，包含和不包含肖特基二极管与Q1，SR FET并联的负载和效率关系分别如图5和图6所示。

图5，包含肖特基二极管与Q1，SR FET并联情况下，负载和效率关系图

图6，不包含肖特基二极管与Q1，SR FET并联情况下，负载和效率关系图

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由小龙人翻译自Power Integrations，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

【应用】原边反馈转换器RM3368S用于双USB充电器应用方案，待机功耗小于75mW

RM3368S是一款低待机功耗、满足6级能效标准的原边反馈转换器，同时具有输出恒流和恒压功能，应用于小功率 AC/DC充电器与适配器。本文介绍了芯片特点、原理图，以及基于RM3368S的双USB充电器应用方案，分析了相关测试数据。

应用方案发布时间 : 2022-12-08

【应用】基于TNY286PG离线式开关IC设计的12W隔离反激电源，适合LED驱动器应用

本文主要介绍Power Integrations的TNY286PG在12W隔离反激电源中的应用，该12W电源的输入电压范围是190～265VAC，输出电压和电流分别是24V、500mA，是专门针对LED镇流器应用而设计的，具有空载功耗低、电路安全可靠的特点。

应用方案发布时间 : 2019-01-19

【应用】基于PI LNK304DN的非隔离式AC/DC电源，可输出正负两路电压

PI（Power Integrations）的A/CDC电源控制IC，LNK304DN，基于其设计的这款电源可同时支持正负两路电压输出，以满足对正负电压的同时需求的设备，而无需再使用转负压的IC。

应用方案发布时间 : 2019-04-20

杰华特公司介绍

型号- JW57XX SERIES,JW50XX,JW5121,JW7860,JW52XX,JW63XX SERIES,JW3663,JW5213L,JW3665,JW3302,JW7106,JW1168,JW1123,JW5031S,JWH63XX,JW7221,JW5040,JWH70XX SERIES,JW5169B,JW5169C,JW5068A,JW5711A,JW5052C,JW7902,JW5068B,JW5068C,JW51XX SERIES,JW7115S-3,JWH5140,JW7115S-1,JW7115S-2,JW3376,JW5092A,JW3410,JW5711,JW3411,JWH70XX,JW5710,JW50XX SERIES,JW5052S,JW1550,JW5071,JW5250S,JWH7924,JW5222R,JW3370,JWH3515,JW153X,JW5069B,JW5712A,JW5712,JW5069C,JW5716,JW51XX,JWH5140F,JW7801,JW57XX,JW5061,JWH3530,JW7111S,JW7726B,JW5179B,JW1149,JW5702,JW3402,JW36XX,JW5701,JW5179C,JW63XX,JW3510,JWH5125,JW5092,JWH5123,JW5093,JW7110,JW5052,JW5252,JW5168A,JW153X SERIES,JW52XX SERIES,JW120,JW5168C,JW5079B,JW5079C

商品及供应商介绍 - JW JOULWATT - 2021/6/22 PDF 中文下载

【经验】辅助绕组反馈方式的反激式开关电源输出电压偏高原因及解决办法

在反激式开关电源的设计中，使用辅助绕组供电的方式可以降低产品的静态电流功耗，而在此基础上使用辅助绕组反馈的方式则可以保证隔离的同时节省一颗光耦，所以辅助绕组反馈方式在低功耗低成本的产品中普遍使用，但是由于其自身反馈方式的弊端，其轻载时的输出电压偏高，本文以PI的LNK3202D离线式开关电源IC为例，分析该反馈方式电源轻载时输出电压偏高的原因及解决方法。

设计经验发布时间 : 2018-07-28

MIN1072M MinE-CAP:Bulk Capacitor Miniaturization and Inrush Management IC With 750 V PowiGaN for Very High Power Density AC/DC Converters

型号- MIN1072M

数据手册 - PI - May 2022 PDF 英文下载

【应用】使用TNY288PG离线式开关IC设计的12V/1A反激式电源，12W输出功率，全载效率高达84%

本应用方案使用Power Integrations TinySwitch-4系列离线式开关IC的TNY288PG器件设计的一个85~265VAC通用输入，12 V，1 A输出的反激式电源，在25℃的测试条件下，全载的效率高达84%，增加了MOSFET和磁性电力输送，降低了过载功率，降低输出二极管和电容器成本，同时其自动重启可防止输出短路和开环故障，精确且自动恢复的迟滞热关断功能可以确保安全。

应用方案发布时间 : 2019-01-20

InnoSwitch3-Pro Family Digitally Controllable Off-Line CV/CC QR Flyback Switcher IC with Integrated High-Voltage Switch, Synchronous Rectification and FluxLink Feedback

型号- INN3375C,INN33X5C,INNOSWITCH3-PRO,INN3368C,INN3379C,INN3367C,INN3378C,INN3366C,INN3377C,INN3370,INN3365C,INN3376C,INN33X8C,INNOSWITCH3-PRO FAMILY,INN3370C,INN3365C-H302-TL

数据手册 - PI - Rev. P - 04/22 PDF 英文下载查看更多版本