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10 W恒壓/恒流USB充電器

在眾多PI產(chǎn)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(guān)IC，今天介紹它的一款應(yīng)用方案給大家。

p1

p2

保險(xiǎn)絲F1為初級(jí)側(cè)元件提供嚴(yán)重故障保護(hù)。有必要使用一個(gè)浪涌限制熱敏電阻(RT1)，因?yàn)檎鞫O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(duì)較高且具低阻抗。D1-D4選用了小尺寸的二極管，因?yàn)榭臻g受限，特別是PCB到殼體的高度較小。電容C2和C4對(duì)整流AC輸入提供濾波，與L1和L2一起形成π型濾波器，對(duì)差模EMI進(jìn)行衰減。低值Y電容(C8)可降低共模EMI。

IC具有自啟動(dòng)功能，當(dāng)首次AC上電時(shí)，它使用內(nèi)部高壓電流源對(duì)BPP引腳電容(C6)進(jìn)行充電。在正常工作期間，初級(jí)側(cè)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(jìn)行整流和濾波（D2和C5）并饋入BPP引腳。輸出穩(wěn)壓通過采用ON/OFF控制來實(shí)現(xiàn)，使能開關(guān)周期的數(shù)量根據(jù)輸出負(fù)載進(jìn)行調(diào)整。在重負(fù)載下，大部分開關(guān)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(dǎo)通，直到初級(jí)電流逐漸增大到特定工作狀態(tài)的器件限流點(diǎn)。該IC設(shè)定了四種工作狀態(tài)（限流點(diǎn)），以使初級(jí)電流開關(guān)模式的頻率分量保持在音頻范圍之外，直到輕載時(shí)，變壓器磁通密度以及因此產(chǎn)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(jí)的一端連接到整流DC總線，另一端連接到InnoSwitch-CH IC (U1)內(nèi)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(jí)的一端連接到整流DC總線，另一端連接到InnoSwitch-CHIC(U1)內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)生）
InnoSwitch-CH的次級(jí)側(cè)提供輸出電壓、輸出電流檢測(cè)并驅(qū)動(dòng)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(jí)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(jí)側(cè)提供輸出電壓、輸出電流檢測(cè)并驅(qū)動(dòng)提供同步整流的MOSFET。
開關(guān)瞬態(tài)期間的高頻率振鈴?fù)ㄟ^緩沖器元件R7和C9降低，而開關(guān)瞬態(tài)期間會(huì)產(chǎn)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(jí)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(jí)的一端連接到整流DC總線，另一端連接到InnoSwitch-CHIC(U1)內(nèi)集成的650V功率MOSFET
Q1的柵極根據(jù)通過R5和IC的FWD檢測(cè)到的繞組電壓進(jìn)行導(dǎo)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(chǎn)生）
在連續(xù)導(dǎo)通模式下，功率MOSFET就在次級(jí)側(cè)下達(dá)初級(jí)側(cè)請(qǐng)求的新開關(guān)周期指令之前關(guān)斷。
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ytrte345
LV.2
11
2016-02-03 10:09
@qunokker
開關(guān)瞬態(tài)期間的高頻率振鈴?fù)ㄟ^緩沖器元件R7和C9降低，而開關(guān)瞬態(tài)期間會(huì)產(chǎn)生Q1高壓和輻射EMI。
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會(huì)在MOSFET的電壓降低于閾值時(shí)關(guān)斷。
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ytrte345
LV.2
12
2016-02-03 10:13
@ytrte345
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會(huì)在MOSFET的電壓降低于閾值時(shí)關(guān)斷。
對(duì)初級(jí)側(cè)MOSFET的次級(jí)側(cè)控制可確保它永不會(huì)與同步整流MOSFET同時(shí)導(dǎo)通。
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qunokker
LV.4
13
2016-02-03 14:13
@ytrte345
對(duì)初級(jí)側(cè)MOSFET的次級(jí)側(cè)控制可確保它永不會(huì)與同步整流MOSFET同時(shí)導(dǎo)通。
IC的次級(jí)側(cè)從次級(jí)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(jí)側(cè)從次級(jí)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(dāng)輸出電壓降低時(shí)，器件將直接從次級(jí)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(dāng)輸出電壓降低時(shí)，器件將直接從次級(jí)繞組自行供電。
在初級(jí)側(cè)MOSFET導(dǎo)通期間，出現(xiàn)于次級(jí)繞組的正向電壓用于通過R5和內(nèi)部穩(wěn)壓器對(duì)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(jù)通過R5和IC的FWD檢測(cè)到的繞組電壓進(jìn)行導(dǎo)通。
當(dāng)檢測(cè)到的輸出電壓低于3 V時(shí)，電源進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)，這種保護(hù)機(jī)制相當(dāng)有用～
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peingdd
LV.4
18
2016-02-03 19:54
@ytrte345
在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會(huì)在MOSFET的電壓降低于閾值時(shí)關(guān)斷。
從圖中可以看出，輸出電流通過一個(gè)35 mV的閾值在IS與GND引腳之間進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)，用以降低損耗。一旦超過內(nèi)部電流檢測(cè)閾值，器件將調(diào)節(jié)使能的開關(guān)周期數(shù)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(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET會(huì)在MOSFET的電壓降低于閾值時(shí)關(guān)斷。
當(dāng)VCT低于恒流閾值時(shí)，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(jí)側(cè)MOSFET導(dǎo)通期間，出現(xiàn)于次級(jí)繞組的正向電壓用于通過R5和內(nèi)部穩(wěn)壓器對(duì)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(jìn)行檢測(cè) — 當(dāng)處于穩(wěn)壓輸出電壓時(shí)，F(xiàn)B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(yè)界首款具備隔離式、高安全等級(jí)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(duì)，內(nèi)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(duì)，內(nèi)置的同步整流，可提高效率
另外，InnoSwitch?-CH系列IC將初級(jí)、次級(jí)和反饋電路同時(shí)集成到一個(gè)表面貼裝離線式反激開關(guān)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?qū)Υ渭?jí)側(cè)同步整流MOSFET進(jìn)行精確控制以及對(duì)初級(jí)側(cè)開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化，從而在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)維持高效率。
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qunokker
LV.4
25
2016-02-04 13:56
@ytrte345
當(dāng)VCT低于恒流閾值時(shí)，器件在恒壓模式下工作。
InnoSwitch-CH反饋設(shè)計(jì)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(cè)次級(jí)側(cè)輸出電壓和輸出電流的方式，向初級(jí)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(jìn)行檢測(cè)—當(dāng)處于穩(wěn)壓輸出電壓時(shí)，F(xiàn)B引腳的參考電壓為1.265V。
初級(jí)控制器包括了一個(gè)振蕩器、一個(gè)磁耦合至次級(jí)控制器的接收器電路、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、位于初級(jí)旁路引腳的5.95 V穩(wěn)壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護(hù)、前沿消隱電路及一個(gè)650 V的功率MOSFET管。
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qunokker
LV.4
27
2016-02-04 14:05
@qunokker
初級(jí)控制器包括了一個(gè)振蕩器、一個(gè)磁耦合至次級(jí)控制器的接收器電路、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、位于初級(jí)旁路引腳的5.95V穩(wěn)壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護(hù)、前沿消隱電路及一個(gè)650V的功率MOSFET管。
InnoSwitch-CH次級(jí)控制器包括磁耦合至初級(jí)接收器的發(fā)射器電路、恒壓(CV)及恒流控制電路、位于次級(jí)旁路引腳的4.45 V穩(wěn)壓器、同步整流管MOSFET驅(qū)動(dòng)器、頻率抖動(dòng)振蕩器以及多項(xiàng)集成的保護(hù)功能。
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ytrte345
LV.2
28
2016-02-04 16:04
@qunokker
IC的次級(jí)側(cè)從次級(jí)繞組正向電壓或輸出電壓自行供電。
通過設(shè)置前沿消隱時(shí)間，可以防止由電容及次級(jí)整流管反向恢復(fù)時(shí)間產(chǎn)生的電流尖峰所引起開關(guān)脈沖的提前誤關(guān)斷。
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ytrte345
LV.2
29
2016-02-04 16:08
@qunokker
初級(jí)控制器包括了一個(gè)振蕩器、一個(gè)磁耦合至次級(jí)控制器的接收器電路、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、位于初級(jí)旁路引腳的5.95V穩(wěn)壓器、過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護(hù)、前沿消隱電路及一個(gè)650V的功率MOSFET管。
各開關(guān)周期在初級(jí)功率MOSFET的漏極電流達(dá)到器件的電流限流值時(shí)終止。
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peingdd
LV.4
30
2016-02-04 16:10
@peingdd
在初級(jí)側(cè)MOSFET導(dǎo)通期間，出現(xiàn)于次級(jí)繞組的正向電壓用于通過R5和內(nèi)部穩(wěn)壓器對(duì)去耦電容C7充電。
如果在自動(dòng)重啟動(dòng)導(dǎo)通時(shí)間期間沒有收到反饋信號(hào)，初級(jí)側(cè)將進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)模式并重復(fù)此操作。
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peingdd
LV.4
31
2016-02-04 16:23
@ytrte345
通過設(shè)置前沿消隱時(shí)間，可以防止由電容及次級(jí)整流管反向恢復(fù)時(shí)間產(chǎn)生的電流尖峰所引起開關(guān)脈沖的提前誤關(guān)斷。
當(dāng)初級(jí)側(cè)停止開關(guān)或在次級(jí)側(cè)擁有控制權(quán)的正常工作情況下未對(duì)次級(jí)側(cè)的周期請(qǐng)求作出響應(yīng)時(shí)，將模擬握手協(xié)議確保次級(jí)側(cè)能夠在初級(jí)側(cè)開始再次開關(guān)時(shí)接管控制權(quán)。
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