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10 W恒壓/恒流USB充電器

在眾多PI產品中,InnoSwitch-CH系列我最喜愛,它是集成了MOSFET、同步整流和反饋功能的離線式反激CV/CC開關IC,今天介紹它的一款應用方案給大家。

p1

p2

保險絲F1為初級側元件提供嚴重故障保護。有必要使用一個浪涌限制熱敏電阻(RT1),因為整流二極管(D1-D4)的浪涌電流額定值較低,并且大容量電容C2和C4的值相對較高且具低阻抗。D1-D4選用了小尺寸的二極管,因為空間受限,特別是PCB到殼體的高度較小。電容C2和C4對整流AC輸入提供濾波,與L1和L2一起形成π型濾波器,對差模EMI進行衰減。低值Y電容(C8)可降低共模EMI。

IC具有自啟動功能,當首次AC上電時,它使用內部高壓電流源對BPP引腳電容(C6)進行充電。在正常工作期間,初級側控制從變壓器的輔助繞組獲得供電。其輸出采用反激式繞組,通過電流限制電阻R4進行整流和濾波(D2和C5)并饋入BPP引腳。輸出穩壓通過采用ON/OFF控制來實現,使能開關周期的數量根據輸出負載進行調整。在重負載下,大部分開關周期都被使能;在輕載或空載下,大部分周期都被禁止或跳過。一旦周期使能后,功率MOSFET將保持導通,直到初級電流逐漸增大到特定工作狀態的器件限流點。該IC設定了四種工作狀態(限流點),以使初級電流開關模式的頻率分量保持在音頻范圍之外,直到輕載時,變壓器磁通密度以及因此產生的音頻噪聲都處于極低水平。

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謝厚林
LV.12
2
2016-02-02 17:27
同步整流好!
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qunokker
LV.4
3
2016-02-02 20:23
變壓器初級的一端連接到整流DC總線,另一端連接到InnoSwitch-CH IC (U1)內集成的650 V功率MOSFET
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qunokker
LV.4
4
2016-02-02 20:24
@qunokker
變壓器初級的一端連接到整流DC總線,另一端連接到InnoSwitch-CHIC(U1)內集成的650V功率MOSFET
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏極電壓(受變壓器和輸出走線電感影響而產生)
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qunokker
LV.4
5
2016-02-02 20:28
@qunokker
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏極電壓(受變壓器和輸出走線電感影響而產生)
InnoSwitch-CH的次級側提供輸出電壓、輸出電流檢測并驅動提供同步整流的MOSFET。
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qunokker
LV.4
6
2016-02-02 20:31
@謝厚林
同步整流好!
變壓器的次級由Q1整流,由C10濾波。
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qunokker
LV.4
7
2016-02-02 20:33
@qunokker
InnoSwitch-CH的次級側提供輸出電壓、輸出電流檢測并驅動提供同步整流的MOSFET。
開關瞬態期間的高頻率振鈴通過緩沖器元件R7和C9降低,而開關瞬態期間會產生Q1高壓和輻射EMI。
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peingdd
LV.4
8
2016-02-02 22:40
@qunokker
變壓器的次級由Q1整流,由C10濾波。
為降低耗散,同步整流(SR)由Q1提供。
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peingdd
LV.4
9
2016-02-02 22:40
@qunokker
變壓器初級的一端連接到整流DC總線,另一端連接到InnoSwitch-CHIC(U1)內集成的650V功率MOSFET
Q1的柵極根據通過R5和IC的FWD檢測到的繞組電壓進行導通。
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ytrte345
LV.2
10
2016-02-03 10:06
@qunokker
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏極電壓(受變壓器和輸出走線電感影響而產生)
在連續導通模式下,功率MOSFET就在次級側下達初級側請求的新開關周期指令之前關斷。
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ytrte345
LV.2
11
2016-02-03 10:09
@qunokker
開關瞬態期間的高頻率振鈴通過緩沖器元件R7和C9降低,而開關瞬態期間會產生Q1高壓和輻射EMI。
在非連續導通模式下,MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關斷。
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ytrte345
LV.2
12
2016-02-03 10:13
@ytrte345
在非連續導通模式下,MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關斷。
對初級側MOSFET的次級側控制可確保它永不會與同步整流MOSFET同時導通。
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qunokker
LV.4
13
2016-02-03 14:13
@ytrte345
對初級側MOSFET的次級側控制可確保它永不會與同步整流MOSFET同時導通。
IC的次級側從次級繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
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qunokker
LV.4
14
2016-02-03 14:16
@qunokker
IC的次級側從次級繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
在恒壓(CV)工作期間,輸出電壓為器件供電,饋入VO引腳。
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qunokker
LV.4
15
2016-02-03 14:17
@qunokker
在恒壓(CV)工作期間,輸出電壓為器件供電,饋入VO引腳。
在恒流(CC)工作期間,當輸出電壓降低時,器件將直接從次級繞組自行供電。
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peingdd
LV.4
16
2016-02-03 19:50
@qunokker
在恒流(CC)工作期間,當輸出電壓降低時,器件將直接從次級繞組自行供電。
在初級側MOSFET導通期間,出現于次級繞組的正向電壓用于通過R5和內部穩壓器對去耦電容C7充電。
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peingdd
LV.4
17
2016-02-03 19:52
@peingdd
Q1的柵極根據通過R5和IC的FWD檢測到的繞組電壓進行導通。
當檢測到的輸出電壓低于3 V時,電源進入自動重啟動,這種保護機制相當有用~
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peingdd
LV.4
18
2016-02-03 19:54
@ytrte345
在非連續導通模式下,MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關斷。
從圖中可以看出,輸出電流通過一個35 mV的閾值在IS與GND引腳之間進行內部檢測,用以降低損耗。一旦超過內部電流檢測閾值,器件將調節使能的開關周期數以維持固定的輸出電流。
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ytrte345
LV.2
19
2016-02-04 10:58
@ytrte345
在非連續導通模式下,MOSFET會在MOSFET的電壓降低于閾值時關斷。
當VCT低于恒流閾值時,器件在恒壓模式下工作。
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ytrte345
LV.2
20
2016-02-04 10:59
@peingdd
在初級側MOSFET導通期間,出現于次級繞組的正向電壓用于通過R5和內部穩壓器對去耦電容C7充電。
輸出電壓通過電阻分壓器R8和R9的工作情況進行檢測 — 當處于穩壓輸出電壓時,FB引腳的參考電壓為1.265 V。
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ytrte345
LV.2
21
2016-02-04 11:03
InnoSwitch-CH是業界首款具備隔離式、高安全等級的集成反饋功能的AC/DC IC
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peingdd
LV.4
22
2016-02-04 11:19
@謝厚林
同步整流好!
謝老師說的對,內置的同步整流,可提高效率
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peingdd
LV.4
23
2016-02-04 11:21
@peingdd
謝老師說的對,內置的同步整流,可提高效率
另外,InnoSwitch?-CH系列IC將初級、次級和反饋電路同時集成到一個表面貼裝離線式反激開關IC中,集成度大大提高
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peingdd
LV.4
24
2016-02-04 11:22
@qunokker
在恒壓(CV)工作期間,輸出電壓為器件供電,饋入VO引腳。
能夠對次級側同步整流MOSFET進行精確控制以及對初級側開關進行優化,從而在整個負載范圍內維持高效率。
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qunokker
LV.4
25
2016-02-04 13:56
@ytrte345
當VCT低于恒流閾值時,器件在恒壓模式下工作。
InnoSwitch-CH反饋設計采用專有的FluxLink耦合方案,它使用封裝引線框和焊接引線來提供一種可靠且低成本的直接檢測次級側輸出電壓和輸出電流的方式,向初級IC傳遞信息。
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qunokker
LV.4
26
2016-02-04 13:58
@ytrte345
輸出電壓通過電阻分壓器R8和R9的工作情況進行檢測—當處于穩壓輸出電壓時,FB引腳的參考電壓為1.265V。
初級控制器包括了一個振蕩器、一個磁耦合至次級控制器的接收器電路、流限狀態調節器、位于初級旁路引腳的5.95 V穩壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護、前沿消隱電路及一個650 V的功率MOSFET管。
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qunokker
LV.4
27
2016-02-04 14:05
@qunokker
初級控制器包括了一個振蕩器、一個磁耦合至次級控制器的接收器電路、流限狀態調節器、位于初級旁路引腳的5.95V穩壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護、前沿消隱電路及一個650V的功率MOSFET管。
InnoSwitch-CH次級控制器包括磁耦合至初級接收器的發射器電路、恒壓(CV)及恒流控制電路、位于次級旁路引腳的4.45 V穩壓器、同步整流管MOSFET驅動器、頻率抖動振蕩器以及多項集成的保護功能。
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ytrte345
LV.2
28
2016-02-04 16:04
@qunokker
IC的次級側從次級繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
通過設置前沿消隱時間,可以防止由電容及次級整流管反向恢復時間產生的電流尖峰所引起開關脈沖的提前誤關斷。
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ytrte345
LV.2
29
2016-02-04 16:08
@qunokker
初級控制器包括了一個振蕩器、一個磁耦合至次級控制器的接收器電路、流限狀態調節器、位于初級旁路引腳的5.95V穩壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護、前沿消隱電路及一個650V的功率MOSFET管。
各開關周期在初級功率MOSFET的漏極電流達到器件的電流限流值時終止。
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peingdd
LV.4
30
2016-02-04 16:10
@peingdd
在初級側MOSFET導通期間,出現于次級繞組的正向電壓用于通過R5和內部穩壓器對去耦電容C7充電。
如果在自動重啟動導通時間期間沒有收到反饋信號,初級側將進入自動重啟動模式并重復此操作。
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peingdd
LV.4
31
2016-02-04 16:23
@ytrte345
通過設置前沿消隱時間,可以防止由電容及次級整流管反向恢復時間產生的電流尖峰所引起開關脈沖的提前誤關斷。
當初級側停止開關或在次級側擁有控制權的正常工作情況下未對次級側的周期請求作出響應時,將模擬握手協議確保次級側能夠在初級側開始再次開關時接管控制權。
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