基于高性能PWM控制器芯片SE3910的AC/DC轉換器解決方案

目前，在100W以下電源方案中，一般都使用脈沖寬度調制（PWM）控制芯片來(lái)實(shí)現PWM的調制，開(kāi)關(guān)控制模式相對直流工作模式有很高的工作效率，使用反激離線(xiàn)工作模式，提高了系統工作的安全性，非常適合應用在便攜式充電設備及電源適配器，比如，手機充電器，電源適配器等，因此，AC/DC PWM開(kāi)關(guān)電源芯片在市場(chǎng)上的需求量非常大。不過(guò)傳統的AC/DC電源方案都是使用變壓器次級線(xiàn)圈反饋模式（SSR）,變壓器次級反饋工作模式都需要低壓端的恒壓－恒流控制芯片協(xié)助完成電壓的轉換和實(shí)現恒流，此類(lèi)應用方案增加了系統應用復雜程度，同時(shí)還增加系統方案的設計成本，本文要介紹的AC/DC電源控制芯片是思旺電子的SE3910，這是一款變壓器原邊線(xiàn)圈反饋模式（PSR）的PWM控制芯片。

　　SE3910技術(shù)特點(diǎn)

　　SE3910是一款綠色模式PWM控制器芯片,適用于小功率AC/DC充電器,適配器及LED驅動(dòng)方案；該芯片為SOP－8封裝，PWM模式工作時(shí)開(kāi)關(guān)頻率固定在40KHz,其內部集成了恒壓恒流控制模塊，應用方案使用PSR模式，省略了傳統方案中的光耦合器、恒壓/恒流控制芯片及其周?chē)娐?，大大?jiǎn)化了芯片的應用成本，降低了系統應用的復雜度。

　　芯片設計時(shí)特別考慮了EMI，對開(kāi)關(guān)頻率模塊特別設計有頻率抖動(dòng)功能，每3.2ms的周期內按所設計的順序出現8種不同的開(kāi)關(guān)頻率，將電磁干擾頻譜轉移到一個(gè)相對較寬的頻率帶寬，從而達到優(yōu)化系統EMI的目的。

　　同時(shí)SE3910的工作狀態(tài)使用多模式調節功能，在空載或輕負載時(shí)，芯片會(huì )自動(dòng)進(jìn)入PFM工作模式，保證電源系統輸入能量和輸出能量精確守恒，防止了輕載或空載時(shí)能量過(guò)大，當負載升高到芯片所設置的重載設計值時(shí)，芯片會(huì )控制系統自動(dòng)進(jìn)入PWM工作模式，大幅度的優(yōu)化了系統的工作效率，使系統效率能夠達到80%以上，也減小了空載和輕載工作狀態(tài)下的輸出紋波。

　　芯片設計有軟啟動(dòng)功能，很好的抑制了系統上電時(shí)的大電流，保護了電路板的損壞，減小了系統啟動(dòng)時(shí)的大電流對系統功耗的影響；芯片還具有電源欠壓保護功能，LEB功能、過(guò)溫度保護功能等，最大程度的提高了芯片工作時(shí)的可靠性和安全性；芯片適合應用在5W及5W以下的電源方案中。

　　典型應用方案

　　SE3910能廣泛應用在各種低功率AC/DC開(kāi)關(guān)電源方案中，比如手機充電器，電源適配器等，除此之外，由于芯片集成有恒流功能，所以也可廣泛應用在小功率LED驅動(dòng)方案中。

　　圖1是SE3910基本的應用電路，其中由變壓器/輸出級/R3/R4/SE3910等組成負反饋通路，通過(guò)調整GATE端的開(kāi)關(guān)信號占空比來(lái)控制變壓器的轉換能量，使系統穩定在設置的工作狀態(tài)。交流電壓先經(jīng)過(guò)一個(gè)橋式整流電路將交流轉換成高壓直流信號，R1和C2組成系統啟動(dòng)電路，VIN是SE3910的啟動(dòng)PIN，COMV PIN上的R5、C6和C7組成系統補償電路，確保系統具有穩定的頻率響應，FB是輸出電壓檢測PIN，通過(guò)設置R3/R4就可以調整變壓器副邊上的電壓，根據變壓器電壓比與匝數比成正比的原理，來(lái)實(shí)現對直流輸出電壓的調整；GATE是PWM輸出PIN，它用來(lái)控制功率管13003來(lái)實(shí)現控制變壓器原邊的峰值電流，來(lái)達到對變壓器轉換能量的控制，CS PIN用來(lái)檢測變壓器峰值電流，當系統工作在恒流模式時(shí)，CS PIN上的電壓會(huì )被固定在設置的最大值，也就確定了變壓器原邊最大峰值電流，從而實(shí)現輸出也恒流，通過(guò)調整R6電阻就可以靈活調整輸出恒流值。

　　圖2是目前比較流行的SE3910應用方案實(shí)例，一個(gè)是充電器方案，另一個(gè)是LED驅動(dòng)方案。系統設計時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)在于輸出恒壓和恒流值設計。

　　輸出恒壓值的設計：

　　系統的恒壓實(shí)現原理是通過(guò)SE3910內的運算放大器將由變壓器負反饋的的輸出電壓信號在芯片FB PIN上的采樣值穩定在芯片所設置的ref的恒定值，ref 是芯片內部一個(gè)帶隙基準源模塊所輸出的恒定電壓為1.5V，從而達到穩定輸出電壓的目的。