《電子技術(shù)應用》
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設(shè)計待機功耗僅為30mW的手機充電器
摘要: 反激式電路結(jié)構(gòu)通常用于低功率適配器的設(shè)計。在反激式設(shè)計中,市電輸入在以高頻開關(guān)之前將經(jīng)由隔離變壓器進行整流。對于這種設(shè)計結(jié)構(gòu),如果要求超高效率,設(shè)計師則會面臨以下兩大難題。
Abstract:
Key words :

  反激式電路結(jié)構(gòu)通常用于低功率適配器的設(shè)計。在反激式設(shè)計中,市電輸入在以高頻開關(guān)之前將經(jīng)由隔離變壓器進行整流。對于這種設(shè)計結(jié)構(gòu),如果要求超高效率,設(shè)計師則會面臨以下兩大難題。首先,在恒流模式下,必須可以檢測到負載電流并將反饋信號傳送到初級側(cè);但是,檢測電流需要消耗能量,且反饋路徑必須保持絕緣。其次,初級側(cè)的低壓控制和開關(guān)電路自身需要有電源,但如果從高壓市電獲取所需的電源,則又容易導致難以接受的損耗。能夠解決這兩個問題的反激式電路如圖1所示。
 

圖1 5 W CV/CC通用輸入<a class=充電器電源" border="0" height="338" hspace="0" src="http://files.chinaaet.com/images/20100812/18ded94c-312e-47a9-9ba3-2c548b2c202f.jpg" width="500" />
圖 1.  5 W CV/CC通用輸入充電器電源。

  圖1是一個5W CV/CC通用輸入充電器的電路圖,采用Power Integrations公司生產(chǎn)的LinkSwitch-II器件作為其控制及開關(guān)元件。電路在85VAC~265 VAC下提供5V、1A輸出,恒壓和恒流精度分別為±5%和±10%。除空載功耗低于30 mW之外,該電路設(shè)計還可輕松滿足所有現(xiàn)行的國際能效標準(中國(CECP)/CEC/能源之星EPS v2.0/EU CoC)。該設(shè)計提供過熱保護、輸出短路和開環(huán)保護,符合AC輸入浪涌、ESD和EMI規(guī)范。

  LinkSwitch-II器件(U1)使用開/關(guān)控制來調(diào)節(jié)恒壓模式下的輸出電壓。此外,還會對開關(guān)頻率進行調(diào)制,以調(diào)節(jié)輸出電流,從而實現(xiàn)恒流特性。恒壓和恒流模式控制均響應于FB輸入的反饋電壓。這些反饋電壓來自變壓器(T1)的次級偏置繞組。T1偏置繞組上的磁通與次級主功率繞組中的磁通直接成正比,因此,無需任何電流檢測元件即可提供負載的電壓及電流信息。這樣可以節(jié)省大量的功率,而且,采用偏置繞組還可省去光耦器和所有其他次級恒壓/恒流控制電路。這是一種變壓器容差自補償式控制技術(shù),可以省去任何控制環(huán)路補償電路。使用變壓器反饋是實現(xiàn)低功耗和低成本目標的關(guān)鍵設(shè)計要素,同時也是利用LinkSwitch-II實現(xiàn)的一項革新技術(shù)。

  偏置繞組的第二個重要功能是,通過D6、C5、R7和C4向U1中的內(nèi)部6V穩(wěn)壓器提供低壓功率反饋。但在啟動期間,偏置繞組需要從初級側(cè)獲取電源以啟動U1和觸發(fā)振蕩。在LinkSwitch-II器件中,該電源由內(nèi)部JFET(結(jié)型場效應晶體管)提供;一旦開關(guān)建立且可通過變壓器獲取電源,JFET即關(guān)斷。

  在滿載輸出時,LinkSwitch-II將以高達86 kHz的頻率進行開關(guān)。在空載條件下,開關(guān)頻率將降至274 Hz,使電路進入半靜止狀態(tài)。變壓器饋電電源與超寬頻率范圍控制相結(jié)合,使整個電路的最大空載功耗僅為30 mW。

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