基于A(yíng)P3768的高效率超低待機功耗的手機充電器

　　近年來(lái)，節能環(huán)保理念的深入人心，對半導體IC 設計和應用也提出了更高的要求。2008 年11 月，五大手機制造商諾基亞、三星、索尼愛(ài)立信、摩托羅拉和LG 電子聯(lián)合發(fā)布了手機充電器的五星級標準。新的分級制度將以零到五顆星的標志圖案來(lái)區分待機能耗。例如，待機功耗小于或等于30mW 的手機充電器屬于最高星級，在其標簽上印有五顆星。相反，如果待機功耗≤500 mW，則充電器標簽上將無(wú)任何星級標記。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AP3768 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。

　　電源控制芯片AP3768 采用了BCD 半導體成熟的原邊電源控制技術(shù)(PSR)，無(wú)需光耦和副邊控制電路，實(shí)現高精度的輸出恒壓(CV)恒流(CC)控制。AP3768 內置可調的輸出電纜線(xiàn)壓降補償、溫度補償和元器件容差補償技術(shù)，保證了量產(chǎn)情況下±5％的輸出電壓調整率?？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

圖2b AP3768 的系統演示板

　　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

　　4. 輸出紋波

　　系統在最差情況（交流265V 輸入，700mA 輸出）時(shí)，系統輸出電壓的紋波仍小于100mV,僅為87mV。

圖5a 輸出的低頻紋波

圖5b 輸出的開(kāi)關(guān)紋波

　　5. EMI 測試結果

　　AP3768 中采用了隨機頻率調制技術(shù)，并且系統的變壓器采用了特有的線(xiàn)圈屏蔽繞法，省去了通常采用的銅皮屏蔽，獲得了良好的效果,也降低了變壓器成本。

圖6a 傳導EMI 測試結果(Line)

圖6b 傳導EMI 測試結果(neutral)

圖7a 輻射EMI 測試結果（Vertical）

圖7b 輻射EMI 測試結果（Horizontal）

　　基于A(yíng)P3768 的手機充電器方案具有卓越的輸出電壓和輸出電流調整率，待機功耗滿(mǎn)足五星級要求并有足夠的量產(chǎn)裕量，平均效率超出了能源之星外部電源2.0 要求6%，輸出紋波小。同時(shí)，該方案有良好的EMI 結果，低于EN55022 標準超過(guò)6dB，總體成本低，具有很高的性?xún)r(jià)比和極強的市場(chǎng)競爭力。