高效率超低待機功耗的手機充電器設計

Power Integrations最近推出的LinkSwitch-II初級側控制離線(xiàn)式開(kāi)關(guān)IC產(chǎn)品系列的新品LNK632DG器件，能使制造商輕松滿(mǎn)足包括能源之星EPS v2.0在內的全球所有的低功率充電器/適配器能效及空載規范，包括最近由諾基亞、三星、索尼愛(ài)立信、摩托羅拉和LG電子五大手機制造商聯(lián)合發(fā)布的充電器五星級標準，引起了許多參觀(guān)者的興趣。為適應手機充電器的技術(shù)革新和發(fā)展，新進(jìn)半導體制造有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)BCD 半導體）于近期推出一種新的電源控制芯片AP3768,并基于A(yíng)P3768 開(kāi)發(fā)出全面滿(mǎn)足能源之星外部電源2.0 標準和五星級標準的充電器方案。

　　AP3768/66/65 系列產(chǎn)品是專(zhuān)門(mén)為電池充電器和電源適配器而設計的第二代高性能原邊調整控制器。該系列產(chǎn)品采用“亞微安啟動(dòng)電流”專(zhuān)利技術(shù)，允許實(shí)現30mW待機功耗。IC采用先進(jìn)的原邊調整控制（PSR）技術(shù)實(shí)現高精度的恒壓/恒流（CV/CC）控制，無(wú)需光耦、二次側控制電路和環(huán)路補償電路即可實(shí)現系統穩定、可靠地工作?？蛰d時(shí)，通過(guò)降低工作頻率減少待機功耗，實(shí)現了230V 線(xiàn)電壓條件下30mW 以下的待機功耗；采用隨機頻率調制技術(shù)降低系統EMI，系統無(wú)需Y 電容。圖1 為AP3768 的管腳圖。

　　圖1 AP3768 的管腳圖

　　圖2a,b 分別為基于A(yíng)P3768 的5V/700mA 應用原理圖和樣機演示圖。圖2a中的R3、R4 和C4 組成啟動(dòng)電路，為AP3768 啟動(dòng)提供啟動(dòng)電流，R5、R6、R7 與電流取樣電阻R2 組成一個(gè)電阻分壓補償網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現線(xiàn)電壓補償，保證了輸出恒定電流（CC）精度。變壓器的輔助繞組通過(guò)R16 和R15 分壓為AP3768 提供反饋信號，實(shí)現輸出電壓控制。同時(shí)，還通過(guò)D3 的整流為AP3768 提供正常工作時(shí)的工作電壓。R9 為輸出電纜補償（cable compensation）電阻，改變R9 的阻值可以調整輸出電壓補償值，滿(mǎn)足不同線(xiàn)徑、長(cháng)度電纜線(xiàn)末端的電壓調整率。

圖2a AP3768 應用原理圖

　　以下為該方案的測試結果，測試時(shí)在系統板輸出端接有長(cháng)度為1.8m、 AWG26的輸出線(xiàn)。

1. 待機功耗（Standby Power）

　　手機充電器五星級標準為了達到節能的要求，對待機功耗有嚴格的規定，要求在輸入為230VAC 時(shí)，系統得到待機功耗要小于30mW。

　　表1 待機功耗

　　從表1 中可以看出，本方案在230V 輸入時(shí)，空載的損耗只有24.6mW，滿(mǎn)足了五星級要求，并且有了足夠的裕量。

　　2. 輸出電壓、電流曲線(xiàn)（I-V Curve）

　　系統的輸出電壓、電流的測試端在26AWG 輸出線(xiàn)末端。由于A(yíng)P3768 有可調的輸出線(xiàn)纜壓降補償和溫度補償，因此，在不同的環(huán)境溫度（-5℃至45℃），不同的輸入電壓下，系統都能獲得良好的輸出電壓、電流特性。

　　圖3 系統的輸出電壓、電流特性

　　AP3768 系統在-5℃至45℃的環(huán)境溫度，交流85V 至265V 的輸入電壓下，輸出電壓調整率可以做到±1.25%，輸出電流調整率為40mA，為批量生產(chǎn)留了足夠的裕量。系統恒流輸出時(shí)的電壓范圍為1V-5V，可以在很大范圍內實(shí)現恒流輸出。在系統輸出短路的情況下，控制芯片進(jìn)入打嗝（hiccup）模式，降低了系統功率，保證了系統的安全。

　　3. 系統的效率

　　2008 年10 月能源之星發(fā)布了最新的2.0 版外部電源能效標準，新的能源之星2.0 規范與任何規范或標準相比，提出了更嚴格的帶載效率要求。該規范規定，輸出3.5W（5V/700mA）的電源，平均效率必須達到65.5%。

　　AP3768 的工作電流只有300uA，而且在輕載時(shí)，采用了線(xiàn)性降低工作頻率的方式，降低了輕載時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗，因此，AP3768 的系統很容易滿(mǎn)足能源之星2.0的效率標準。圖4 為AP3768 系統輸出線(xiàn)端的效率測試結果。在A(yíng)C 115V 輸入時(shí)，系統的平均效率為73.0%，在A(yíng)C 230V 輸入時(shí)，系統的平均效率為71.5%，超出了能源之星外部電源2.0 的能效標準6%。

　　圖4 系統的效率