【经验】5W充电器/适配器应用采用革新性恒压/恒流开关IC LNK616PG的极低成本解决方案
本文讲述Power Intagrations推出的LinkSwitch-II系列恒压/恒流开关IC LNK616PG在5W充电器/适配器中的应用。输入电压为85-265 VAC，输出电压为5 V，采用反激式拓扑结构。
设计特色
·采用革新性控制概念，能够实现元件数量少、成本极低的解决方案
·初级侧控制省去了次级侧控制器和光耦器
·恒压(CV)精度：±5%
·恒流(CC)精度：±10%
·带迟滞恢复的过热保护功能可确保PCB温度在所有条件下均 处于安全范围内
·自动重启动：输出短路和开环保护
·极高能效
·整个负载范围内的平均效率：74% （能源之星2.0要求为67%）
·空载输入能耗：在230 VAC输入条件下<50 mW
·轻松满足以下标准要求：
·EN55022和CISPR-22 B级传导EMI要求（EMI裕量>10 dBμV）
·IEC 61000-4-5 3级AC输入浪涌和IEC61000-4-2 ESD 承受力（范围为±15 kV）
图1所示为一个5 W通用输入恒压/恒流(CV/CC)充电器电源的电路图，该设计采用了Power Integrations的LinkSwitch-II系列产品LNK616PG。本设计适用于手机电池充电器、USB充电器或任何有恒 压/恒流特性要求的应用。
图 1. 5 W通用输入恒压／恒流充电器电源的电路图
在本设计中，二极管D1到D4对AC输入进行整流。电容C1和C2对 经整流的AC进行滤波。电感L1和L2以及电容C1和C2组成一个π型 滤波器，对差模传导EMI噪声进行衰减。这些与Power Integrations 的变压器E-sheild™技术相结合，使本设计能以充足的裕量轻松满足 EN55022 B级传导EMI要求，且无需Y电容。防火、可熔、绕线式电 阻RF1提供严重故障保护，并可限制启动期间产生的浪涌电流。
图1显示U1通过可选偏置电源实现供电，这样可以降低空载功耗 并提高轻载时的效率。电容C4对U1提供去耦，其值决定电缆压降 补偿的数量。
在恒压阶段，输出电压通过开／关控制进行调节，并通过跳过开 关周期得以维持。通过调整使能与禁止开关周期的比例，可以维 持稳压。还可根据输出负载情况减低开关损耗，使转换器的效率 在整个负载范围内得到优化。轻载（涓流充电）条件下，还会降 低初级侧电流限流点以减小变压器磁通密度，进而降低音频 噪音。随着负载电流的增大，电流限流点也将升高，跳过的周期 也越来越少。
当不再跳过任何开关周期时（达到最大输出功率点），LinkSwitch-II 内的控制器将切换到恒流模式。需要进一步提高负载电流时，输 出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。
作为对FB引脚电压下降的响应，开关频率将下降，从而实现线性 恒流输出。D5、R3、R4和C3组成RCD-R箝位电路，用于限制漏感 引起的漏极电压尖峰。电阻R4拥有相对较大的值，用于避免漏感 引起的漏极电压波形振荡，这样可以改善稳压和减少EMI的生成。
二极管D7对次级进行整流，C7对其进行滤波。C6和R8可以 共同限制D7上的瞬态电压尖峰，并降低传导及辐射EMI。电阻 R9充当输出假负载，可以确保空载时的输出电压处于可接受的 限制范围内。反馈电阻R5和R6设定恒流阶段的最大工作频率 （从而设定输出电流）与恒压阶段的输出电压。
设计要点
·选择电容C7和C8作为低ESR型电容，可以满足输出电压纹波要 求，而无需使用后级LC滤波器。
·如果可以接受较低的平均效率（降低3%至4%），则用PN结型 二极管来替代D7，这样可降低成本。然后根据需要重新调节 R5和R6，确保输出电压保持基本恒定。
·在PCB板上，将C4靠近U1放置。
·减小箝位和输出二极管的环路面积，以降低EMI。
·使AC输入和开关节点保持一定距离，降低可能会绕开输入滤波 的噪声耦合。
·U1上高压引脚与低压引脚之间的爬电距离非常大，可以避免产 生电弧并提高可靠性，这在非常潮湿的条件下特别重要。
·R5和R6应使用容差为1%的电阻，这样可以提高输出精度。
图 2 随输入电压和温度变化的典型恒流／恒压特性曲线
图 3. EN55022 B标准的传导EMI结果。测量电压为230 VAC，输出连接到接地端
表 1. 变压器参数。（AWG = 美国线规，TIW = 三层绝缘线，NC = 无连接）
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现货：3,840
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥6.6060
现货：3,840
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥3.2612
现货：3,840
服务
可贴片样板PCB尺寸范围50*50~910*600mm，设备贴装最小元件尺寸：01005，设备贴装最小pitch(IC类)元件:0.15mm;设备贴装最小pitch(BGA类)元件:0.2mm。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
世强深圳实验室提供Robei EDA软件免费使用服务，与VCS、NC-Verilog、Modelsim等EDA工具无缝衔接，将IC设计高度抽象化，并精简到三个基本元素:模块、引脚、连接线，自动生成代码。点击预约，支持到场/视频直播使用，资深专家全程指导。
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授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
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