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詳解PD協(xié)議18W 高效小體積適配器制作

發(fā)布日期： 2018-11-02 瀏覽次數(shù)： 1,708

1. 簡介

本文檔介紹一款 PD18W 高效小體積適配器，本方案具有以下特性：

高效率（滿足 CoC V5 Tier2 能效要求）;

低漏電流（<20uA@230Vac/50Hz,Y 電容 220pF）;

無散熱器設(shè)計（全覆蓋范圍器件滿足溫度降額）;

外觀美觀簡潔，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，易生產(chǎn)加工;

1.1. 原邊控制方案

原邊 PWM 控制采用英飛凌的第二代準諧振控制器 ICE2QS03G。IC 內(nèi)部集成的高壓啟動電路可以極大的降低空載功耗；數(shù)字降頻，頻率隨負載下降而下降，因此與傳統(tǒng)方案相比，系統(tǒng)平均效率得到顯著提高，多種保護功能可實現(xiàn)電源系統(tǒng)在發(fā)生故障時得到全面保護，原邊精確的輸出過壓保護電路允許電路單光耦設(shè)計。

原邊功率開關(guān)管采用英飛凌最新一代 P7 系列的 700V 高壓管 IPN70R600P7S ，低的 Rds(on)和 Q 有助于系統(tǒng)性能的提升，SOT223 封裝節(jié)省布局空間，實現(xiàn) 18W 輸出下無散熱器設(shè)計。

1.2. 副邊控制方案

步整流采用英飛凌的低成本 5Pin 控制 IC IR1161。IC 內(nèi)部低至-4mV 的關(guān)斷電壓有助于提高實現(xiàn)高效同步整流，可調(diào)整的最小開通時間和逐周期的 MOT 檢測，是高可靠性的同步整流方案；另外精簡的外圍電路有助于電路小型化的設(shè)計。

同步整流采用英飛凌 100V 邏輯電平 MOS 管 BSZ0804LS,TSDSON-8 FL 封裝，18W 方案無需增加散熱器，占板面積小，提高了方案的功率密度。

50mm*48mm*28mm

3. 規(guī)格參數(shù)

3.1. 輸入規(guī)格

輸入電壓	90~264Vac
輸入電流	<0.5A
輸入頻率	47~67Hz
空載功耗	<75mW @230Vac Fre=50Hz

3.2. 輸出規(guī)格

輸出電壓/電流	5V/3A
	9V/2A
	12V/1.5A
	15V/1.2A
輸出過壓保護點	<19V
輸出過流保護	≥110%*Io
輸出紋波電壓	<250 mV (10cm 線端測試，并聯(lián) 1uF 陶瓷電容，帶寬 20MHz)
平均效率	滿足 COC V5 Tier2 能效要求
開機延遲時間	<3S
動態(tài)過沖/回溝	<5%*Vo
共模噪聲	<2V

4.2. 效率

測試條件	100% Io	75% Io	50% Io	25% Io	10% Io	Avg Effi
5V/115Vac	87.6	89.46	89.4	89	87.92	88.86
5V/230Vac	89.1	90.1	89.5	88.14	86.42	89.21
9V/115Vac	89.65	90.08	89.65	87.66	84.97	89.26
9V/230Vac	91	90.5	89.77	88.07	83.5	89.83
12V/115Vac	89.62	89.5	89.17	86.5	83.15	88.69
12V/230Vac	90.5	90.31	88.69	86.27	82.27	88.94
15V/115Vac	89.21	88.76	87.9	84.2	79.24	87.51
15V/230Vac	90.1	89.4	87.33	84.2	79.03	87.75

備注：CoC V5 Tier2 要求 Avg Effi>85.45%,Effi10%>75.45% (15V/1.2A&12V/1.5A&9V/2A);

Avg Effi>81.84%,Effi10% >72.48% (5V/3A);板端測試；

4.3. 待機功耗

輸入電壓

90Vac

115Vac

230Vac

264Vac

空載功耗

45mW

48mW

54mW

60mW

4.4. 紋波電壓

測試條件	5Vout		9Vout		12Vout		15Vout
測試條件	空載	滿載	空載	滿載	空載	滿載	空載	滿載
90Vac/60Hz	120mV	230mV	132mV	162mV	126mV	136mV	124mV	142mV
115Vac/60Hz	126mV	184mV	128mV	134mV	124mV	126mV	118mV	114mV
230Vac/50Hz	150mV	148mV	148mV	120mV	128mV	116mV	124mV	115mV
264Vac/50Hz	108mV	144mV	156mV	116mV	132mV	120mV	142mV	112mV

4.5. 過流保護點

測試條件	5Vout	9Vout	12Vout	15Vout
90Vac/60Hz	3.36A	2.78A	2.44A	2.11A
115Vac/60Hz	3.30A	2.83A	2.51A	2.28A
230Vac/50Hz	3.19A	2.88A	2.70A	2.50A
264Vac/50Hz	3.22A	2.95A	2.76A	2.59A
備注：現(xiàn)在的 OCP 使用原邊的限流保護，更新 LDR6032 程序后可以更精確控制所需的 OCP。

4.6. 過壓保護

測試條件

OVP

230Vac/50Hz/空載

18.5V

230Vac/50Hz/滿載

18.2V

4.7. 溫升測試

測試點	90Vac/5V/3A	264Vac/5V/3A	90Vac/9V/2A	90Vac/15V/1.2A
Q5(原邊功率 MOS)	90.8℃	83℃	86℃	85℃
Q4(SR MOS)	95℃	89℃	80℃	78℃
磁芯	89℃	82℃	81℃	80℃
C6	79℃	68℃	76℃	75.4℃
C3	85℃	79℃	73℃	72℃
備注：裝殼置于密閉紙箱老化測試 2 小時，紙箱內(nèi)環(huán)境溫度為 32℃。