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  • 详解PD协议18W 高效小体积适配器制作
    详解PD协议18W 高效小体积适配器制作
  • 详解PD协议18W 高效小体积适配器制作
  •   发布日期: 2018-11-02  浏览次数: 953
    1. 简介
    本文档介绍一款 PD18W 高效小体积适配器,本方案具有以下特性:
    高效率(满足 CoC V5 Tier2 能效要求);
    低漏电流(<20uA@230Vac/50Hz,Y 电容 220pF);
    无散热器设计(全覆盖范围器件满足温度降额);
    外观美观简洁,内部结构简单,易生产加工;
     
    1.1. 原边控制方案
    原边 PWM 控制采用英飞凌的第二代准谐振控制器 ICE2QS03GIC 内部集成的高压启 动电路可以极大的降低空载功耗;数字降频,频率随负载下降而下降,因此与传统方案相比, 系统平均效率得到显著提高,多种保护功能可实现电源系统在发生故障时得到全面保护,原 边精确的输出过压保护电路允许电路单光耦设计。
    原边功率开关管采用英飞凌最新一代 P7 系列的 700V 高压管 IPN70R600P7S ,低的 Rds(on)和 Q 有助于系统性能的提升,SOT223 封装节省布局空间,实现 18W 输出下无散热 器设计。
     
    1.2. 副边控制方案
    步整流采用英飞凌的低成本 5Pin 控制 IC IR1161。IC 内部低至-4mV 的关断电压有助于 提高实现高效同步整流,可调整的最小开通时间和逐周期的 MOT 检测,是高可靠性的同步 整流方案;另外精简的外围电路有助于电路小型化的设计。
    同步整流采用英飞凌 100V 逻辑电平 MOS 管 BSZ0804LS,TSDSON-8 FL 封装,18W 方 案无需增加散热器,占板面积小,提高了方案的功率密度。
    50mm*48mm*28mm
    3. 规格参数
     
    3.1. 输入规格
      

    输入电压

      

    90~264Vac

    输入电流

    <0.5A

    输入频率

    47~67Hz

    空载功耗

    <75mW     @230Vac Fre=50Hz

     
    3.2. 输出规格
      

     

      

     

      

    输出电压/电流

      

    5V/3A

    9V/2A

    12V/1.5A

    15V/1.2A

    输出过压保护点

    <19V

    输出过流保护

    ≥110%*Io

    输出纹波电压

    <250 mV   (10cm 线端测试,并联 1uF 陶瓷电容,带宽 20MHz)

    平均效率

    满足 COC V5 Tier2 能效要求

    开机延迟时间

    <3S

    动态过冲/回沟

    <5%*Vo

    共模噪声

    <2V

     
    4.2. 效率
      

     

      

    测试条件

      

     

      

    100%  Io

     

      

    75%  Io

     

      

    50%  Io

     

      

    25%  Io

     

      

    10%  Io

     

      

    Avg  Effi

    5V/115Vac

    87.6

    89.46

    89.4

    89

    87.92

    88.86

    5V/230Vac

    89.1

    90.1

    89.5

    88.14

    86.42

    89.21

    9V/115Vac

    89.65

    90.08

    89.65

    87.66

    84.97

    89.26

    9V/230Vac

    91

    90.5

    89.77

    88.07

    83.5

    89.83

    12V/115Vac

    89.62

    89.5

    89.17

    86.5

    83.15

    88.69

    12V/230Vac

    90.5

    90.31

    88.69

    86.27

    82.27

    88.94

    15V/115Vac

    89.21

    88.76

    87.9

    84.2

    79.24

    87.51

    15V/230Vac

    90.1

    89.4

    87.33

    84.2

    79.03

    87.75

    备注:CoC V5 Tier2 要求 Avg Effi>85.45%,Effi10%>75.45% (15V/1.2A&12V/1.5A&9V/2A);
    Avg Effi>81.84%,Effi10% >72.48% (5V/3A);板端测试;
     
    4.3. 待机功耗
      

    输入电压

      

    90Vac

    115Vac

    230Vac

    264Vac

    空载功耗

    45mW

    48mW

    54mW

    60mW

     
    4.4. 纹波电压
      

     

      

    测试条件

      

    5Vout

    9Vout

    12Vout

    15Vout

    空载

    满载

    空载

    满载

    空载

    满载

    空载

    满载

    90Vac/60Hz

    120mV

    230mV

    132mV

    162mV

    126mV

    136mV

    124mV

    142mV

    115Vac/60Hz

    126mV

    184mV

    128mV

    134mV

    124mV

    126mV

    118mV

    114mV

    230Vac/50Hz

    150mV

    148mV

    148mV

    120mV

    128mV

    116mV

    124mV

    115mV

    264Vac/50Hz

    108mV

    144mV

    156mV

    116mV

    132mV

    120mV

    142mV

    112mV

     
    4.5. 过流保护点
      

    测试条件

      

    5Vout

    9Vout

    12Vout

    15Vout

    90Vac/60Hz

    3.36A

    2.78A

    2.44A

    2.11A

    115Vac/60Hz

    3.30A

    2.83A

    2.51A

    2.28A

    230Vac/50Hz

    3.19A

    2.88A

    2.70A

    2.50A

    264Vac/50Hz

    3.22A

    2.95A

    2.76A

    2.59A

    备注:现在的 OCP 使用原边的限流保护,更新 LDR6032 程序后可以更精确控制所需的 OCP。

     
    4.6. 过压保护
      

    测试条件

      

    OVP

    230Vac/50Hz/空载

    18.5V

    230Vac/50Hz/满载

    18.2V


    4.7. 温升测试
      

    测试点

      

    90Vac/5V/3A

    264Vac/5V/3A

    90Vac/9V/2A

    90Vac/15V/1.2A

    Q5(原边功率 MOS)

    90.8℃

    83℃

    86℃

    85℃

    Q4(SR MOS)

    95℃

    89℃

    80℃

    78℃

    磁芯

    89℃

    82℃

    81℃

    80℃

    C6

    79℃

    68℃

    76℃

    75.4℃

    C3

    85℃

    79℃

    73℃

    72℃

    备注:装壳置于密闭纸箱老化测试 2  小时,纸箱内环境温度为 32℃。

     
    4.8. 共模噪声
      

    测试条件

      

    整机共模噪声

    230Vac  市电+隔离变压器

    1.5V


    5. 原理图
                                  
    6. PCB Layout
     
    PCB 顶层丝印和走线
     
    PCB 底层丝印和走线
      
    输出端子丝印和走线





    文章出自英飞凌•第三届电源产品方案DIY 设计大赛


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